Особенности химической формы развития материи
Категория реферата: Рефераты по химии
Теги реферата: готовые рефераты, шпаргалки по математике
Добавил(а) на сайт: Бархотов.
1
Введение
Окружающий нас материальный мир един и вместе с тем многообразен. Опираясь на данные частных наук, научная философия изучает наиболее общую структуру мира. С позиций научной философии реальный мир — это последовательность бесконечного множества форм материи и соответствующих им форм движения и развития. По устаревшей традиции последние в учебной и научной литературе обычно называются формами движения, хотя речь должна идти о присущей каждой форме материи форме развития, включающей в себя и то, что называют формой движения.
Форма материи — это вид материи, «определенная материя» (Энгельс), или, иначе, материя на определенной ступени развития. Форма движения и развития, или, короче, форма развития — присущий форме материи способ развития, включающий в себя и способ изменения.
Следует различать основные, частные и комплексные формы материи и соответствующие им формы развития и движения (см. рис. 1).
Основные формы материи образуют бесконечный ряд, из которого мы знаем в настоящее время четыре формы материи — физическую, химическую, биологическую, социальную. Частные формы материи и развития входят в состав основных форм. Так, физическая форма материи включает сингулярное состояние, «струны», кварки, элементарные частицы, атомы, макротела, планеты, звезды, галактики, Метагалактику.
В реальной действительности основные формы материи не существуют в чистом виде, они образуют комплексы, имеющие свою структуру и законы. В пределах известной нам части мира можно различить следующий ряд комплексных форм материи: астрономическую (или космологическую), геологическую и географическую (А-ГЛ-Г).
Рис. 1
Астрономическая форма материи — комплекс физической, химической, биологической и социальной форм материи: А=(Ф,X,Б,С). Геологическая форма материи — сочетание физической и химической форм материи в пределах Земли: Г=(Ф,Х). Географическая форма материи образована физической, химической, биологической и-социальной формами материи в пределах верхних оболочек Земли — лито-, гидро-, атмо- и биосферы: Г=(Ф,Х,Б,С).
Комплексные формы материи отличаются более «слабым», чем основные, единством. Определяющую роль в них играет низшая форма материи — физическая. Основные, наиболее «сильные» связи, объединяющие, например, геологическую форму материи, — это физические взаимодействия: тяготение, теплота и т. д. Комплексные формы материи возникают на базе «основного стержня» — процесса развития, образованного основными формами материи.
В марксистской философии первоначальная классификация реального многообразия была разработана Энгельсом, который различал пять основных форм движения: механическую, физическую, химическую, биологическую и социальную. Эти формы движения Энгельс связывал с соответствующими «предметным» формами», или формами материи.
Основная часть
Единый закономерный мировой процесс
Мир — это единая материальная субстанция. Ее важнейшим способом существования является процесс развития. Материальное единство мира выражается поэтому в единстве мирового процесса развития, т. е. в едином закономерном мировом процессе. Субстанциальное единство мира проявляется в его процессуальном единстве. Идея единого мирового процесса была разработана Энгельсом и Лениным и включена в число важнейших, обобщающих идей диалектического материализма. Согласно Ленину, мир есть «вечный процесс» «мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя», «единый, закономерный мировой процесс».
Единый мировой процесс представляет собой закономерную последовательность ступеней, возникающих в результате спонтанного
развития субстанции, которая порождает их из самой себя в силу
своей природы.
Основой единого мирового процесса служит аккумуляция содержания в процессе развития. Каждая последующая ступень, возникая
из предшествующей, не устраняет, а сохраняет ее в себе. Тем самым субстанция «... не только ничего не оставляет позади себя, но несет с собой все приобретенное и обогащается и сгущается внутри себя» (Гегель). Мировой процесс есть бесконечное восхождение от низшего к высшему.
Известные современной науке четыре основные формы материи выступают в качестве ступеней единого бесконечного мирового процесса развития. Представление о едином мировом процессе развития является синтезом философских и конкретно-научных обобщений.
Физическая форма материи
В отличие от других, физическая форма материи (ФФМ) известна нам, более или менее достоверно, лишь с некоторого относительно простого уровня — лептонов и кварков, выше которого следует уровень «сильнодействующих» (участвующих в «сильных взаимодействиях») элементарных частиц (протонов, нейтронов, мезонов, гиперонов и т. д.), атомов, макротел, космических объектов, включая крупнейшее известное нам образование — Метагалактику, или «нашу Вселенную», «Вселенную в космологическом смысле». Разрабатываются гипотезы о более простых, чем кварки, физических элементах или структурах — протокварках, «струнах» и т. д. Наиболее элементарный, по-видимому, уровень ФФМ — сингулярное состояние остается пока предметом гипотез и, в силу этого, современная физика еще не располагает единой фундаментальной теорией ФФМ. В более укрупненном плане ФФМ может рассматриваться как составленная из двух основных форм физической материи — вещества и поля.
С позиций философской концепции единого закономерного мирового процесса, фундаментальных положений диалектического материализма физическая форма материи не является наипростейшей формой материи, или «праматерией». С этой точки зрения необходимо выдвинуть гипотезу о существовании дофизических форм материи. Проникновение науки на субфизический уровень позволит глубже понять природу физических объектов и явлений. Химическая форма материи является, таким образом, закономерным продуктом развития масс-энергетических процессов, закономерным результатом развития физической формы материи.
Химическая форма материи
Особенности химической формы материи
Химическая форма материи (ХФМ) включает уровни от атома до макромолекулярных комплексов, лежащих в преддверии живой материи. В современной науке выделение химического как одной из основных форм материи, ступени единого мирового процесса связано с большими теоретическими трудностями, преодоление которых возможно только совместными усилиями теоретической химии и философии. В условиях современной научно-технической революции грани между основными формами бытия становятся чрезвычайно подвижными и самостоятельное существование фундаментальных наук может быть установлено только с помощью глубокого философского анализа, т. е. с использованием форм мысли, которые выходят далеко за рамки частнонаучного мышления.
Известно, что современная химия стала зрелой наукой, когда она получила хорошо разработанный физический фундамент, прежде всего — квантовую теорию химической связи. Процесс проникновения понятий и методов физики в химию привел к появлению редукционизма — современной формы механицизма, заключающейся в попытке полного сведения химического к физическому, растворения химического качества в физическом, или, иначе, физикализму. Эта попытка является частным случаем редукционизма вообще, выражающегося также в тенденции сведения биологического к химическому, социального к биологическому и, в конечном счете — всех высших форм материи к физической (радикальный физикализм). С позиций радикального физикализма все формы материи являются лишь различными модификациями физической реальности.
Физикализм и редукционизм имеют некоторые основания, чрезмерно преувеличиваемые и абсолютизируемые. Как известно, химическая форма материи «строится» из физической. Химический атом синтезирован из протонов, нейтронов и электронов. Химическое, как и любая другая форма материи, возникает на основе предыдущей и включает часть ее в себя, в качестве своей «основы» или «фундамента». Поэтому каждый элемент или «шаг» химической формы материи имеет свой физический «эквивалент». Каждый химический атом выступает также как уникальное физическое образование и может быть описан как физическая индивидуальность. В тенденции физика должна под своим углом зрения объяснить все химические феномены и связи. «...Вся система химических элементов во всем ее широком многообразии в настоящее время в принципе может быть выведена из законов физики» (Хиншелвуд).
Однако совершенно бесспорно, что от физического описания и объяснения ускользает собственно химическое качество и, тем более, качества жизни и социальной жизни. Проблема «неуловимого химического качества» разрешима только на основе целостного подхода к миру, взгляда на мир как единый закономерный процесс, в котором химическая форма материи занимает свое закономерное место и может быть понята в сопоставлении с другими формами материи.
Обычно химическое качество связывается химиками с атомами как неделимыми химическими целостностями. Известный специалист в области философских вопросов химии Б.М. Кедров определял атом как «исходную химическую клеточку», своего рода химическую единицу и рассматривал целостность атома как основной аргумент в пользу несводимости химического к физическому. Однако этот аргумент, действительно свидетельствуя в пользу существования химического качества, обнаруживает в то же время свою существенную недостаточность, поскольку с точки зрения квантовой механики атом является и физической целостностью, на основе которой возникает химическая целостность. Поэтому в некоторой степени схваченное, химическое качество все же от нас ускользает. В определении химического качества мы несколько продвинемся дальше, если учтем, что физическая целостность атома является целостностью физического многообразия - ядра и электронов, которые остаются всецело физическими образованиями, а химическая целостность — слитно и неделима.
В пользу специфического и несводимого химического качества говорит, далее, тот факт, что ни одна фундаментальная химическая проблема — химической связи, реакционной способности, валентности и т.д. не получила своего решения в квантовой химии, которая, несмотря на ее огромную роль в химии, не способна объяснить, что в химическом есть собственно химическое. Как отмечает Г. Фукс, предмет химии может быть адекватно понят только химией. «...Никакие физические методы сами по себе, — утверждает М.В. Волькенштейн, — не были бы в состоянии установить структуру сложных молекул без химических исследований».
Сильным аргументом в пользу качественного своеобразия химической реальности является ссылка на основной химический периодический закон, открытый Д. И. Менделеевым. Химическую реальность поэтому нередко определяют как «менделеевский мир». Однако и эта ссылка не дает окончательного решения вопроса о специфическом химическом качестве.
Существенным свидетельством в пользу своеобразной химической реальности является тот факт, что химические связи между качественно различными атомами в физическом отношении различаются только количественно. Так, связь Н-С отличается от связи H-F с физической стороны лишь различной полярностью или разностью электроотрицательности атомов (0,4 и 1,9). С химической же стороны — это связи водорода с качественно различными химическими элементами.
Наиболее крупным аргументом в пользу признания несводимого химического качества, своеобразной химической формы объективной реальности является то, что химический мир — это над-массэнергетический мир, в котором слабые масс-энергетические процессы хотя и имеют место, образуя физическую основу химизма, но не определяют его природы. Как отмечает Э.Штрекер, «вещество и качество, как таковые, нигде не выступают в уравнениях физики. Вещество выступает в них только в виде массы, а качество имеет значение лишь постольку, поскольку встречающиеся иногда в функциональных уравнениях константы имеют для каждого вещества свои числовые значения. Еще не было никакой возможности выразить вещественную природу в ее качественной специфичности в виде массы и числа».
Химический мир, как подметил еще Гегель, характеризуется несравненно большим качественным многообразием, чем физический. Образуясь всего из трех основных элементарных частиц (причем частиц, обладающих наибольшим многообразием физических связей), химическое включает свыше 100 химических элементов, из которых возникает огромное качественное многообразие химических соединений. Весьма существенной чертой химического мира является более заметное, чем в физическом мире, развитие особенного. В отличие от ядер и электронов химические соединения обладают ярко выраженной индивидуальностью. Д. И. Менделеев подчеркивал, что химический мир — «это целый живой мир с бесконечным разнообразием индивидуальностей как в самих элементах, так и в их сочетаниях». Масс-энергетические взаимодействия в химии характеризуются значительно меньшей индивидуальностью, чем над-массэнергетические. Последние связаны прежде всего с одним из важнейших свойств химических веществ — химическом сродством.
Химический способ развития материи
Качественно более сложный химический субстрат обладает новым, отличным от физического, способом развития.
Понятие сложности применительно к химической форме материи, очень важно, поскольку это понятие является одним из основных для теории развития. С этих позиций сложность химического элемента складывается из непосредственной сложности, которая выражается в его способности вступать в связи с большим или меньшим числом элементов, и внутренней сложности, выраженной в его эволюционном, потенциале, и в этом смысле может быть названа полной, сложностью.
При определении критерия сложности химических элементов и соединений нужно учитывать, во-первых, что сложность как таковая есть интегрированное многообразие, а во-вторых, что критерий сложности имеет комплексный характер и не может быть пригодным в равной мере для всех случаев. Критерий сложности химических элементов включает два основополагающих признака: 1) способность образовывать многоатомные структуры, в особенности длинные цепи, 2) способность вступать во взаимодействие с тем или иным качественный многообразием элементов. Обобщая эти признаки, можно сказать, что критерием сложности химических элементов является интегративная способность, способность интегрировать большее или меньшее качественное и количественное многообразие элементов. В этом случае критерий сложности химических элементов будет иметь итоговый характер, т.е. учитывать всю совокупность связей химического элемента, все многообразие образуемых им соединений и, в конечном счете, «итог» химического развития – образование живого.
Критерий сложности химических соединений, с одной стороны, является производным от критерия сложности элементов, а с другой - выступает как более сложный. Он должен включать шесть основных признаков: 1) количество атомов, составляющих соединение, 2) многообразие элементов, входящих в его состав, 3) сложность основного элемента (или элементов), на базе которого построено соединение, 4) длина цепи, 5) каталитическая активность, 6) способность вступать в многообразные типы реакций.
Все признаки, включенные в критерий сложности химических соединений, имеют более или менее общий характер и должны быть конкретизированы более частными признаками. Порядок, в котором они приведены, отражает последовательность применения их при определении природы химических соединений. Критерий сложности химических соединений может быть дополнен формальными критериями, в особенности информационным. Для применения критерия сложности необходима объективная шкала, составленная системой химического мира, в основе которой лежит магистральное направление развития. «Магистраль» развития не только делает применимым критерий сложности, определяя вес каждого входящего в него признака, но и вносит существенные дополнения к нему, главное из которых – роль химического соединения в общем процессе развития химизма, «вклад» его в процесс порождения жизни.
Общим направлением химической эволюции является движение от низшего к высшему, от простого к сложному. В пределах его можно выделить главное, или магистральное направление, связанное с углеродом, как наиболее сложным, и «перспективным» элементом, и другими элементами-органогенами. Все остальные направления химической эволюции, связанные с элементами - неорганогенами, можно отнести к тупиковым, или побочным, направлениям.
Химические элементы составляют низший, наиболее простой и исходный уровень химической эволюции. Они возникают в результате предшествующего физического процесса эволюции, обладают неодинаковой физической и химической сложностью и, следовательно, различными возможностями дальнейшего химического процесса развития, различным потенциалом развития. Установлена замечательная особенность разнородного усложнения физических и химических атомов в ходе роста их порядкового номера в системе Менделеева. Если в физическом отношении химические элементы, начиная с водорода, усложняются сравнительно однородно и линейно, так что уран и следующие за ним элементы оказываются безусловно более сложными, чем предшествующие, то химически элементы усложняются нелинейно. Первоначально их химическая сложность быстро растет, достигая максимума у углерода, а затем резко падает. Уран в физическом отношении сложнее, а в химическом — значительно проще, чем углерод. Последний — наиболее сложный химический элемент, обладающий наивысшим потенциалом химического развития. В той или иной мере близкими углероду эволюционными потенциалами обладают водород, кислород, азот, сера и фосфор. В силу этого углерод, водород, кислород и другие химические элементы играют главную роль в химической эволюции, закономерно приводящей к появлению жизни, и называются поэтому элементами-органогенами. Менделеев писал, что «ни в одном из элементов такой способности к усложнению не развито в такой мере, как в углероде».
В основе представления о химическом способе объективно-реального существования и развития лежит понятие химической реакции. Претерпев большую эволюцию в истории науки, это понятие находится в центре теоретических представлений современной химии. В понятии реакции химический способ объективно-реального существования и развития определен применительно к отдельным превращениям. Химическая реакция — относительно самостоятельное превращение, связанное с некоторым конечным числом реагирующих субстратов. На уровне понятия реакции не раскрывается целостная природа и направленность объективно-реального существования и развития ХФМ. Это делает необходимым перейти к более обобщенным и широким понятиям.
Прямой субстратный синтез как интегральное направление химического развития
Химический процесс есть единство синтеза (ассоциации) и распада (диссоциации). Поскольку химический синтез приводит к усложнению веществ, он является химической формой прогресса, а диссоциация — химическим проявлением регресса. Если химический способ развития рассматривать только на уровне отдельных реакций, то может возникнуть представление о равенстве, равносильности процессов синтеза и распада. Однако более глубокий, целостный, системный подход к совокупному миру химических превращений дает основания для вывода, что общим интегральным направлением химических превращений является прямой субстратный синтез. Коренная особенность такого синтеза состоит в том, что переход в новое, высшее качество, новую сущность не может быть осуществлен отдельным самостоятельно существующим субстратом. Для такого перехода отдельный химический субстрат нуждается в другом субстрате. В химическом развитии новое качество, новая сущность выступают как паритетный результат двух или более химических субстратов.
Существуют три основных вида химического субстратного синтеза: элементарный, каталитический и информационный, выясняется коренная особенность химического субстратного синтез состоящая в том, что переход в новое качество не может осуществлен отдельным самостоятельно существующим субстратом, поскольку он не обладает достаточным богатством внутреннего.содержания и нуждается в существенном дополнении другим. В химическом развитии новое качество выступает как паритетный результат двух или более субстратов. По мере развития химического в направлении к живому усиливается процесс субстанциализации, заключающийся в обогащении внутреннего содержания отдельного химического субстрата как «субъекта изменений» (Маркс), повышении его роли в развитии химической формы материи как целого.
Субстратный синтез не является исключительном достоянием химической формы материи, – он существует также в физической форме, где выражен в четырёх основных видах, связанных о основными видами физического взаимодействия: гравитационным, слабым, электромагнитным и сильным. Субстратный синтез выступает в качестве общего для физической и химической форм материи способа объективно-реального существования и развития, однако он обладает в них своей существенной спецификой. Физические синтезы – суть масс-энергетические, т. е. синтезы, в которые непосредственно вовлечены масса и энергия как два важнейших свойства физической формы материи. Химический субстратный синтез — прежде всего над-массэнергетический синтез, хотя он и происходит с помощью физического (электромагнитного) синтеза, связанного с изменением внешней электронной оболочки атомов. В отличие от «суммарного» и «массового» характера физического синтеза (в особенности наиболее универсального — гравитационного), химический синтез имеет высокоизбирательный характер, ибо происходит по законам химического сродства. Благодаря сродству, проявляемому качественно различными элементами друг к другу, химический синтез есть не просто притяжение субстратов, но их взаимное изменение с потерей ряда прежних и приобретением новых общих свойств. Это синтез избирательно взаимодействующих качеств.
Химический субстратный синтез включает особый, специфически химический механизм — катализ, т. е. способность ускорения химических превращений. В химической форме материи, таким образом, возникает своеобразная способность многократного самоускорения движения и развития.
Химический субстратный синтез — высшая и предельная форма субстратного синтеза в природе. Как способ развития, субстратный синтез связан с относительно простыми субстратами и с определенного уровня сложности становится невозможным. Это объясняется уже тем, что более сложные субстраты обладают большой автономностью и не могут объединяться.
Закономерный характер химической эволюции
Детерминанты направленности химической эволюции
Направленность химической эволюции является прежде всего выражением, всеобщей направленности, определяющей всю бесконечную последовательность основных форм материй, вплоть до человека. Так как химическое возникает на физического и существует на его основе, химическая направленность опирается на исходные для нее физическую направленность и направленность, заложенную в химических элементах. Последние заключает в себе тенденцию к соединению, к прямому субстратному синтезу и в этом смысле направленность развития является «априорной» по отношению к химической эволюции. На каждой ступени химической эволюции направленность развития дооформляется и развивается в ходе субстратных синтезов в этом плане выступает уже как «апостериорная».
Что определяет направленность химической эволюции от простого к сложному, к возникновению живого? По этому ключевому вопросу в естественнонаучной и философской литературе существуют две основные точки зрения. Одни ученые (А.И. Опарин, Дж. Бернал, В.И. Кузнецов) считают, что фактором, определяющим развитие химического в сторону живого, является химический отбор, который дает оценку развивающихся химических систем относительно среды. В процессе отбора таких химических систем сохраняются и продолжают эволюционировать все более сложные системы. «Выживаемость» химических систем обусловлена усложняющимся химическим содержанием систем.
Согласно второй точке зрения направленность химической эволюции определяется внутренними ограничениями, вытекающими из свойств химических элементов и их соединений. Не среда совершенствует химическое, а химическое совершенствует само себя при сопоставлении со средой (посредством химического отбора наиболее устойчивых систем). Активным фактором отбора оказывается, с этой точки зрения, само химическое, «отбор есть самоотбор «под углом зрения» соответствия среде». Фактически к этой точке зрения подходил и А.И. Опарин, который подчеркивал способность химической материи к саморазвитию.
В разработанной А.П. Руденко теории саморазвития открытых каталитических систем объектом химической эволюции рассматривается не молекула, а каталитическая система, включающая взаимодействующие молекулы, катализаторы и химическую среду. Основным показателем развития каталитической системы является абсолютная каталитическая активность, рост которой служит основой эволюционных изменений каталитической системы, ее усложнения, которое происходит с нарастающей вероятностью.
Паритетность химических синтезов является относительной, ибо химические элементы неравноценны по своему химическому содержанию и, следовательно, эволюционному потенциалу. Поскольку наиболее богатым химическим элементом является углерод, с ним связано магистральное направление химической эволюции. Атомы углерода образуют так называемую полипептидную связь, последовательность сотен тысяч атомов углерода, к которой могут присоединяться любые другие химические атомы и их группы. Химическая эволюция приводит к появлению такого химического субстрата, который получает все более богатое химическое содержание и становится основой химической эволюции, приобретает автономность и устойчивость. Субстратный синтез теряет при этом свой прежний «паритетный» характер, постепенно исчерпывает себя, а развивающийся химический субстрат становится все более способным к самостоятельной эволюции, к саморазвитию. Важнейшим свойством такого субстрата оказывается самосохранение, которое осуществляется благодаря тому, что химическая диссоциация превращается в средство поддержания синтеза, поддержания целостности автономного субстрата. Когда химический процесс оказывается таким образом «замкнутым на самого себя», т.е. становится средством поддержания целостности материальной системы, химический субстрат превращается в живую материю, а химический процесс становится жизненным процессом. По глубокому замечанию Ф. Энгельса, жизнь — это самосохраняющийся химический процесс. Жизнь, таким образом, является закономерным и необходимым результатом химической эволюции природы.
Направленность химической эволюции на живое осуществляется посредством двух основных механизмов: химической изменчивости и химического отбора, которые по мере приближения химического к критическому периоду (скачку) усложняются, накапливают в себе потенциальное биологическое содержание. Изменчивость, как и отбор, не носит чисто случайный характер, а имеет определенные «каналы», направленность, что, разумеется, не исключает случайности в предмутацноннсм процессе.
Основные ступени химической эволюции не случайны по отношению к сущности химической формы материи, что их детерминация не сводится лишь к непосредственной, попарной связи друг с другом, а имеет сквозной характер. Одной из основных закономерностей развития является аккумуляция содержания – выражающей сущностную сторону развития.
Второй путь дальнейшего решения проблемы детерминации развития связан с исследованием законов развития химической формы материи, поскольку они выступают в качестве наиболее существенных детерминант развития. Периодический закон со своей физической стороны безусловно выступает как закон развития элементов, поскольку ядра атомов возникают в процессе ядерного синтеза и различаются по степени сложности. Но усложнение ядер атомов не является собственно химической эволюцией.
В своей общей формулировке периодичеокий закон явно выступает как закон, выражающий лишь общее – периодическую зависимость свойств элементов вообще от их места в системе элементов. Но развернутая интерпретация его с необходимостью включает в своя указание на существование закономерной последовательности различных особенных. Детерминация особенного периодическим законом выражается, во-первых, в том, что этот закон в существенной мере обусловливает качественную неоднородность элементов, связанную о их различной сложностью и, следовательно, с различной ролью в химическом мире и его эволюции. Детерминируя в определенной мере своеобразие углерода как химически наиболее сложного элемента, обладающего наивысшим эволюционным потенциалом, периодический закон в существенной степени детерминирует и общее направление химической эволюции от элементарного уровня до возникновения живой материи. В этом смысле закон периодичности возникает вместе с началом химической эволюции (элементным уровнем химического) и является «априорным» по отношению ко всей последующей эволюции. Поэтому надо заключить, что основные этапы химической эволюции в существенной мере обусловливаются этим законом.
Включенность особенного в содержание закона отнюдь не означает, что содержание особенного полностью заключено в нем. Способ включения особенного в закон еще не получил достаточного исследования в философской литературе. Характеризуя его в некотором приближении, можно сказать, что особенное входит в закон частично, выражено в нем в виде тенденции. Поэтому периодический закон содержит в себе только какую-то сторону направленности развития химического. В своем полном виде она выражена в сущности химической формы материи, в ее тенденции к прямым субстратным синтезам.
Детерминация развития химической формы материи своей внутренней стороной имеет противоречие между тенденцией к синтезу и тенденцией к диссоциации. Постоянно стремясь к синтезу, преодолевая в процессе его тенденцию к диссоциации, химическое закономерно развивается, поднимаясь с одной ступени на другую. Развитие химической формы материи в этом смысле предстает как процесс развертывания основного противоречия, как последовательность его ступеней или форм.
Аккумуляция
В химической эволюции обнаруживается одна из важнейших закономерностей развития — аккумуляция содержания низших ступеней в высших. Химическая эволюция представляет собой не простую смену одного состояния другим, а накопление, синтез основных результатов развития в последующих ступенях, в результате чего возникает материальный субстрат, обладающий наибольшим многообразием самых различных и даже противоположных свойств. Так, белки, один из важнейших компонентов живой материи, обладают кислотными и основными, гидрофильными и гидрофобными свойствами, обнаруживают все основные типы реакций. В нуклеиновых кислотах — втором важнейшем компоненте живой материи — благодаря их особой структуре происходит накопление информационного содержания в сжатой, кодированной форме.
Возникновение жизни обусловлено прежде всего магистральным направлением химической эволюции, где химическая форма материи выступает в своем оптимальном, или достаточно полном, содержании или многообразии. Учитывая это обстоятельство, большинство крупнейших химиков мира считают, что жизнь не может возникнуть на какой-либо иной, кроме углеродной, основе, например, на базе кремния или азота, которые обладают несравненно меньшим, чем углерод, многообразием химических связей и, следовательно, меньшим потенциалом развития. «Все данные физико-химических исследований, — пишет А.И. Опарин, — говорят нам о том, что иных форм соединений, ведущих к развитию жизни, не может быть». По мнению В.Г. Фесенкова, «во Вселенной органическая жизнь, если она вообще существует, может быть построена только на основе углеводородных соединений».
Аккумуляция содержания сопровождается его универсализапией. В процессе развития содержание не просто накапливается, но приобретает все более общий характер, обогащается общими признаками (чертами). Тенденция к универсальному развитию химического субстрата заложена в элементах-органогенах (способных к созданию молекул с самыми разнообразными функциональными группами, конфигурацией, размерами), широко распространенных во Вселенной. Зрелость и полнота этой тенденции зависят от ступени химической эволюции. На высшей ступени развития химического универсализация выражается в появлении такого субстрата (надмолекулярного комплекса), который может вступать в максимальное многообразие связей и изменяться в соответствии с любыми изменениями среды. Такая сложность и универсальность химического субстрата становятся препятствием к его самостоятельному и устойчивому существованию. Самосохранение его оказывается возможным только в условиях биологической организации. Однако универсальность надмолекулярного комплекса имеет множественный характер, т.е. остается универсальностью множества частей. Живое в отличие от химического обладает общей реактивностью (общей реакцией организма на воздействия внешней среды), являющейся обобщением реакционных способностей химического комплекса.
Аккумуляция и детерминация являются двумя взаимообусловленными сторонами развития. Чем богаче, универсальнее химический субстрат, тем сильнее в нем выражено сущностное свойство материи «быть причиной самой себя». Аккумулятивный характер развития, таким образом, необходимо приводит к усилению самодетерминации развития.
Диалектика развития химической формы материи
В основу представления о способе развития химической формы материи Энгельсом было положено понятие химической реакции. Однако в последнем химический способ существования определен применительно к отдельным превращениям. Системный подход к совокупному миру, химических, превращений позволяет заключить, что общим интегральным направлением химических превращений является синтез. С химической точки зрения синтез и диссоциация неравноценны в силу самой природы химических элементов, имманентный сущностным свойством которых является способность к образованию связей (реакционная способность). С термодинамической точки зрения синтез также является более вероятным, чем распад, поскольку «интеграция всегда идет в направлении уменьшения общей свободной энергии системы» (Эндельгардт В. А.).
Наконец, общий взгляд на химический процесс в целом, идущий от элементов до макромолекулярного комплекса, лежащего в основе живого, дает основания признать, что диссоциация атомов не является равноценной синтезу. Тенденция химического к синтезу является абсолютной, а тенденция к, распаду - относительной.
Поскольку диалектика синтеза и распада есть частный случай соотношения противоположностей можно заключить, что синтез и распад диалектически взаимосвязаны, но в тоже время не являются равноценными: синтез включает в себя распад в качестве своего внутреннего момента.
Неравноценность синтеза и распада в химическом процессе, дает основания для вывода о том, что сущность химического способа существования и развития состоит в прямом субстратном синтезе, формулой которого служит . Используя традиционную формулу химической реакции синтеза можно выразить также:.
В конкретном химическом аспекте процесс эволюции химической материи и возникновение живой материи описан теорией А.И. Опарина, считающейся наиболее вероятной гипотетической теорией происхождения жизни. Согласно этой гипотезе предбиологическая эволюция прошла несколько основных ступеней — органических веществ (начиная с простейших соединений углерода СН, CN, СО) — высокомолекулярных полимеров (прежде всего первичных белков и простейших нуклеиновых кислот) — индивидуальных многомолекулярных систем, в результате направленной эволюции которых возникали первичные примитивные организмы.
В процессе химической эволюции обнаруживается глубинная, внутренняя логика развития, которая скрыта под частностями и «деталями» химического процесса и может быть выявлена только совместными усилиями теоретической химии и философской науки. Как уже отмечалось, способом химического существования и развития является прямой субстратный синтез. Его основным внутренним противоречием является противоречие между субстратным синтезом как целостным процессом и включенным в него процессом химической диссоциации, или распада.
Диалектический «смысл» субстратного синтеза заключается в том, что химические вещества по отдельности не обладают достаточным для саморазвития содержанием и поэтому химическая эволюция может осуществляться только посредством синтеза этих веществ. Преобладание, или абсолютность, химического синтеза ярко выражено уже на исходном уровне химической эволюции — в химических элементах, основной тенденцией которых является тенденция к синтезу, а не распаду, что предопределено уже физической структурой элементов — стабильностью атомного ядра и способностью электронных оболочек к электромагнитным взаимодействиям. Выражаясь гегелевским языком, химические элементы и их соединения «определены к синтезу».
Исходной формой основного противоречия выступает противоречие химического элемента с самим собой. В химическом элементе в его неуничтожимой тенденции к синтезу потенциально заключены все последующие этапы развития химического с их противоречиями.
Противоречие химического с самим собой получает новый вид в химических соединениях, усложнение которых приводит к такому моменту, когда устанавливается непрерывное взаимодействие синтеза и диссоциации. Из их сложного взаимодействия, опосредованного отношением химического со средой, рождается основное противоречие живого – противоречие между тенденцией самосохранения и тенденцией приспособления.
Биологическая форма материи
Сущность жизни. Живая материя, как уже отмечалось, возникает в результате закономерного развития химической формы материи, когда последняя «выходит за свои собственные рамки» и становится «сам себя осуществляющим перманентным химическим процессом» (Энгельс). Гегель отмечал, что «если бы продукты химического процесса сами начинали действовать сызнова, то они были бы жизнью. В этом смысле жизнь есть увековеченный химический процесс».
Используя разумные соображения Гегеля, Энгельс дал первое в науке определение жизни как способа существования белковых тел. «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Энгельсово определение материи фиксирует субстратную и функциональную стороны живой материи. В соответствии с данными науки XIX в. субстратом жизни Энгельс считал белковые тела, включающие, наряду с белком как главным носителем жизни, жиры, углеводы и другие химические соединения. С функциональной стороны (способ существования живого субстрата) жизнь рассматривалась как процесс самосохранения живого посредством постоянного саморазрушения и обновления химических составных частей субстрата.
В середине XX в. определение жизни, сохраняя основное материалистическое содержание — трактовку жизни как способа существования высокоорганизованной материи, претерпело существенные изменения в своей собственно биологической части. Молекулярной генетикой была ракрыта огромная роль в явлениях жизни нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, выступающих в качестве важнейшей химической основы наследственности. В связи с этими и рядом других открытий биологии жизнь необходимо определить как способ существования высокоорганизованного материального субстрата, основными химическими компонентами которого выступают белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, некоторые минеральные соединения.
Сущностью жизни, или биологического способа существования, является тенденция к самосохранению путем приспособления к среде (адаптации). Замечательная особенность биологической формы материи (БФМ) заключается в том, что если более простые материальные тела — физические и химические существуют в силу присущей им большей или меньшей устойчивости, то у живой материи самосохранение становится результатом активных процессов: на самосохранение направлена вся совокупность физических, химических и собственно биологических процессов живого организма. Это самосохранение возможно только благодаря активному приспособлению живых организмов к окружающей среде.
Заключение
В заключение следует сказать несколько слов о роли полученных философских знаний в моей диссертационной работе.
Во-первых, как уже отмечалось, углерод обладает наивысшим потенциалом химического развития. Именно поэтому начиная с 30-х годов и до настоящего времени в химии огромный интерес уделяется полимерам – веществам на основе углерода. Полимеры, к которым относятся и белки, основные компоненты живого, представляют высшую, наиболее сложную, а потому и малоизученную ступень развития химической формы материи. Изучение структуры высших ступеней химической материи следует начинать с её простейших небелковых форм, а именно ?-полиолефинов, чему и будет посвящена моя диссертационная работа.
Во-вторых, представляет интерес изучение общей структуры и свойств смесей полимеров с нанокомпозитными глинами, т. е. системы высших и средних по степени организации представителей химической материи. Такие смеси обладают промежуточным физико-химическим способом взаимодействия компонентов и обладают целым рядом новых свойств, не наблюдающихся у них по отдельности. Данные структуры являются новой ступенью синтеза химической материи, не встречающуюся в природе. Развитие химической формы материи проявляется здесь в осуществлении прямого субстратного синтеза глины и полимерной смеси. В то же время ограниченность взаимодействия как полимеров между собой, так и их с глиной говорит о высокой развитости отдельных субстратов. Так как подобные исследования уже проводились в нашей лаборатории, то можно сказать, что этот синтез носит аккумулятивный характер. Этим исследованиям будет посвящена большая часть моей будущей диссертации.
В-третьих, данное развитие не является саморазвитием, а происходит вследствие взаимодействия химических форм с биологической и социальной формами материи, и является, таким образом, частью единого закономерного мирового процесса. Это означает, что будущая диссертация должна соответствовать общемировым научным, этическим, эстетическим, культурным и философским требованиям к своему содержанию.
Единый закономерный мировой процесс продолжает развиваться, и ускорение его развития обязано явлению катализа химической формы материи. Биологическая форма материи своим существованием во многом обязана ферментам – природным катализаторам. Их изучение также проводится в нашей лаборатории. Изучаются также и биодеградирующие полимеры – вещества не загрязняющие окружающую среду, имеющие биологическое происхождение.
Обобщая вышесказанное, можно сказать, что философское учение продолжает оказывать влияние на развитие конкретных наук, в частности химии, и остается важным инструментом для проведения дальнейших исследований в различных областях естествознания.
Список литературы
1. Васильева Т.С. Химическая форма материи и закономерный мировой процесс. С. 89.
2. Васильева Т.О., Орлов В.В. Химическая форма материи (химия, жизнь, человек). Пермь, 1983, с. 104.
3. Кедров Б. М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. М., 1967. С. 238.
4. Волькенштейн М. В. Биофизика. М., 1981. С. 23.
5. Менделеев Д.И. Основы химии. М.; Л., 1934. Т. 1.С. 255.
6. Кузнецов В.И. Диалектика развития химии. М., 1973.
7. Опарин А.И. Планеты и жизнь// Населенный космос. М., 1972. С. 166.
1
Скачали данный реферат: Анников, Доброгнева, Енин, Грета, Аргентея, Сысой, Абоимов, Filofeja.
Последние просмотренные рефераты на тему: сообщение об открытии счета, урок изложение, реферат по истории на тему, диплом формирование.
1
Окружающий нас материальный мир един и вместе с тем многообразен. Опираясь на данные частных наук, научная философия изучает наиболее общую структуру мира. С позиций научной философии реальный мир — это последовательность бесконечного множества форм материи и соответствующих им форм движения и развития. По устаревшей традиции последние в учебной и научной литературе обычно называются формами движения, хотя речь должна идти о присущей каждой форме материи форме развития, включающей в себя и то, что называют формой движения.
Форма материи — это вид материи, «определенная материя» (Энгельс), или, иначе, материя на определенной ступени развития. Форма движения и развития, или, короче, форма развития — присущий форме материи способ развития, включающий в себя и способ изменения.
Следует различать основные, частные и комплексные формы материи и соответствующие им формы развития и движения (см. рис. 1).
Основные формы материи образуют бесконечный ряд, из которого мы знаем в настоящее время четыре формы материи — физическую, химическую, биологическую, социальную. Частные формы материи и развития входят в состав основных форм. Так, физическая форма материи включает сингулярное состояние, «струны», кварки, элементарные частицы, атомы, макротела, планеты, звезды, галактики, Метагалактику.
В реальной действительности основные формы материи не существуют в чистом виде, они образуют комплексы, имеющие свою структуру и законы. В пределах известной нам части мира можно различить следующий ряд комплексных форм материи: астрономическую (или космологическую), геологическую и географическую (А-ГЛ-Г).
Рис. 1
Астрономическая форма материи — комплекс физической, химической, биологической и социальной форм материи: А=(Ф,X,Б,С). Геологическая форма материи — сочетание физической и химической форм материи в пределах Земли: Г=(Ф,Х). Географическая форма материи образована физической, химической, биологической и-социальной формами материи в пределах верхних оболочек Земли — лито-, гидро-, атмо- и биосферы: Г=(Ф,Х,Б,С).
Комплексные формы материи отличаются более «слабым», чем основные, единством. Определяющую роль в них играет низшая форма материи — физическая. Основные, наиболее «сильные» связи, объединяющие, например, геологическую форму материи, — это физические взаимодействия: тяготение, теплота и т. д. Комплексные формы материи возникают на базе «основного стержня» — процесса развития, образованного основными формами материи.
В марксистской философии первоначальная классификация реального многообразия была разработана Энгельсом, который различал пять основных форм движения: механическую, физическую, химическую, биологическую и социальную. Эти формы движения Энгельс связывал с соответствующими «предметным» формами», или формами материи.
Основная часть
Единый закономерный мировой процесс
Мир — это единая материальная субстанция. Ее важнейшим способом существования является процесс развития. Материальное единство мира выражается поэтому в единстве мирового процесса развития, т. е. в едином закономерном мировом процессе. Субстанциальное единство мира проявляется в его процессуальном единстве. Идея единого мирового процесса была разработана Энгельсом и Лениным и включена в число важнейших, обобщающих идей диалектического материализма. Согласно Ленину, мир есть «вечный процесс» «мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя», «единый, закономерный мировой процесс».
Единый мировой процесс представляет собой закономерную последовательность ступеней, возникающих в результате спонтанного
развития субстанции, которая порождает их из самой себя в силу
своей природы.
Основой единого мирового процесса служит аккумуляция содержания в процессе развития. Каждая последующая ступень, возникая
из предшествующей, не устраняет, а сохраняет ее в себе. Тем самым субстанция «... не только ничего не оставляет позади себя, но несет с собой все приобретенное и обогащается и сгущается внутри себя» (Гегель). Мировой процесс есть бесконечное восхождение от низшего к высшему.
Известные современной науке четыре основные формы материи выступают в качестве ступеней единого бесконечного мирового процесса развития. Представление о едином мировом процессе развития является синтезом философских и конкретно-научных обобщений.
Физическая форма материи
В отличие от других, физическая форма материи (ФФМ) известна нам, более или менее достоверно, лишь с некоторого относительно простого уровня — лептонов и кварков, выше которого следует уровень «сильнодействующих» (участвующих в «сильных взаимодействиях») элементарных частиц (протонов, нейтронов, мезонов, гиперонов и т. д.), атомов, макротел, космических объектов, включая крупнейшее известное нам образование — Метагалактику, или «нашу Вселенную», «Вселенную в космологическом смысле». Разрабатываются гипотезы о более простых, чем кварки, физических элементах или структурах — протокварках, «струнах» и т. д. Наиболее элементарный, по-видимому, уровень ФФМ — сингулярное состояние остается пока предметом гипотез и, в силу этого, современная физика еще не располагает единой фундаментальной теорией ФФМ. В более укрупненном плане ФФМ может рассматриваться как составленная из двух основных форм физической материи — вещества и поля.
С позиций философской концепции единого закономерного мирового процесса, фундаментальных положений диалектического материализма физическая форма материи не является наипростейшей формой материи, или «праматерией». С этой точки зрения необходимо выдвинуть гипотезу о существовании дофизических форм материи. Проникновение науки на субфизический уровень позволит глубже понять природу физических объектов и явлений. Химическая форма материи является, таким образом, закономерным продуктом развития масс-энергетических процессов, закономерным результатом развития физической формы материи.
Химическая форма материи
Особенности химической формы материи
Химическая форма материи (ХФМ) включает уровни от атома до макромолекулярных комплексов, лежащих в преддверии живой материи. В современной науке выделение химического как одной из основных форм материи, ступени единого мирового процесса связано с большими теоретическими трудностями, преодоление которых возможно только совместными усилиями теоретической химии и философии. В условиях современной научно-технической революции грани между основными формами бытия становятся чрезвычайно подвижными и самостоятельное существование фундаментальных наук может быть установлено только с помощью глубокого философского анализа, т. е. с использованием форм мысли, которые выходят далеко за рамки частнонаучного мышления.
Известно, что современная химия стала зрелой наукой, когда она получила хорошо разработанный физический фундамент, прежде всего — квантовую теорию химической связи. Процесс проникновения понятий и методов физики в химию привел к появлению редукционизма — современной формы механицизма, заключающейся в попытке полного сведения химического к физическому, растворения химического качества в физическом, или, иначе, физикализму. Эта попытка является частным случаем редукционизма вообще, выражающегося также в тенденции сведения биологического к химическому, социального к биологическому и, в конечном счете — всех высших форм материи к физической (радикальный физикализм). С позиций радикального физикализма все формы материи являются лишь различными модификациями физической реальности.
Физикализм и редукционизм имеют некоторые основания, чрезмерно преувеличиваемые и абсолютизируемые. Как известно, химическая форма материи «строится» из физической. Химический атом синтезирован из протонов, нейтронов и электронов. Химическое, как и любая другая форма материи, возникает на основе предыдущей и включает часть ее в себя, в качестве своей «основы» или «фундамента». Поэтому каждый элемент или «шаг» химической формы материи имеет свой физический «эквивалент». Каждый химический атом выступает также как уникальное физическое образование и может быть описан как физическая индивидуальность. В тенденции физика должна под своим углом зрения объяснить все химические феномены и связи. «...Вся система химических элементов во всем ее широком многообразии в настоящее время в принципе может быть выведена из законов физики» (Хиншелвуд).
Однако совершенно бесспорно, что от физического описания и объяснения ускользает собственно химическое качество и, тем более, качества жизни и социальной жизни. Проблема «неуловимого химического качества» разрешима только на основе целостного подхода к миру, взгляда на мир как единый закономерный процесс, в котором химическая форма материи занимает свое закономерное место и может быть понята в сопоставлении с другими формами материи.
Обычно химическое качество связывается химиками с атомами как неделимыми химическими целостностями. Известный специалист в области философских вопросов химии Б.М. Кедров определял атом как «исходную химическую клеточку», своего рода химическую единицу и рассматривал целостность атома как основной аргумент в пользу несводимости химического к физическому. Однако этот аргумент, действительно свидетельствуя в пользу существования химического качества, обнаруживает в то же время свою существенную недостаточность, поскольку с точки зрения квантовой механики атом является и физической целостностью, на основе которой возникает химическая целостность. Поэтому в некоторой степени схваченное, химическое качество все же от нас ускользает. В определении химического качества мы несколько продвинемся дальше, если учтем, что физическая целостность атома является целостностью физического многообразия - ядра и электронов, которые остаются всецело физическими образованиями, а химическая целостность — слитно и неделима.
В пользу специфического и несводимого химического качества говорит, далее, тот факт, что ни одна фундаментальная химическая проблема — химической связи, реакционной способности, валентности и т.д. не получила своего решения в квантовой химии, которая, несмотря на ее огромную роль в химии, не способна объяснить, что в химическом есть собственно химическое. Как отмечает Г. Фукс, предмет химии может быть адекватно понят только химией. «...Никакие физические методы сами по себе, — утверждает М.В. Волькенштейн, — не были бы в состоянии установить структуру сложных молекул без химических исследований».
Сильным аргументом в пользу качественного своеобразия химической реальности является ссылка на основной химический периодический закон, открытый Д. И. Менделеевым. Химическую реальность поэтому нередко определяют как «менделеевский мир». Однако и эта ссылка не дает окончательного решения вопроса о специфическом химическом качестве.
Существенным свидетельством в пользу своеобразной химической реальности является тот факт, что химические связи между качественно различными атомами в физическом отношении различаются только количественно. Так, связь Н-С отличается от связи H-F с физической стороны лишь различной полярностью или разностью электроотрицательности атомов (0,4 и 1,9). С химической же стороны — это связи водорода с качественно различными химическими элементами.
Наиболее крупным аргументом в пользу признания несводимого химического качества, своеобразной химической формы объективной реальности является то, что химический мир — это над-массэнергетический мир, в котором слабые масс-энергетические процессы хотя и имеют место, образуя физическую основу химизма, но не определяют его природы. Как отмечает Э.Штрекер, «вещество и качество, как таковые, нигде не выступают в уравнениях физики. Вещество выступает в них только в виде массы, а качество имеет значение лишь постольку, поскольку встречающиеся иногда в функциональных уравнениях константы имеют для каждого вещества свои числовые значения. Еще не было никакой возможности выразить вещественную природу в ее качественной специфичности в виде массы и числа».
Химический мир, как подметил еще Гегель, характеризуется несравненно большим качественным многообразием, чем физический. Образуясь всего из трех основных элементарных частиц (причем частиц, обладающих наибольшим многообразием физических связей), химическое включает свыше 100 химических элементов, из которых возникает огромное качественное многообразие химических соединений. Весьма существенной чертой химического мира является более заметное, чем в физическом мире, развитие особенного. В отличие от ядер и электронов химические соединения обладают ярко выраженной индивидуальностью. Д. И. Менделеев подчеркивал, что химический мир — «это целый живой мир с бесконечным разнообразием индивидуальностей как в самих элементах, так и в их сочетаниях». Масс-энергетические взаимодействия в химии характеризуются значительно меньшей индивидуальностью, чем над-массэнергетические. Последние связаны прежде всего с одним из важнейших свойств химических веществ — химическом сродством.
Химический способ развития материи
Качественно более сложный химический субстрат обладает новым, отличным от физического, способом развития.
Понятие сложности применительно к химической форме материи, очень важно, поскольку это понятие является одним из основных для теории развития. С этих позиций сложность химического элемента складывается из непосредственной сложности, которая выражается в его способности вступать в связи с большим или меньшим числом элементов, и внутренней сложности, выраженной в его эволюционном, потенциале, и в этом смысле может быть названа полной, сложностью.
При определении критерия сложности химических элементов и соединений нужно учитывать, во-первых, что сложность как таковая есть интегрированное многообразие, а во-вторых, что критерий сложности имеет комплексный характер и не может быть пригодным в равной мере для всех случаев. Критерий сложности химических элементов включает два основополагающих признака: 1) способность образовывать многоатомные структуры, в особенности длинные цепи, 2) способность вступать во взаимодействие с тем или иным качественный многообразием элементов. Обобщая эти признаки, можно сказать, что критерием сложности химических элементов является интегративная способность, способность интегрировать большее или меньшее качественное и количественное многообразие элементов. В этом случае критерий сложности химических элементов будет иметь итоговый характер, т.е. учитывать всю совокупность связей химического элемента, все многообразие образуемых им соединений и, в конечном счете, «итог» химического развития – образование живого.
Критерий сложности химических соединений, с одной стороны, является производным от критерия сложности элементов, а с другой - выступает как более сложный. Он должен включать шесть основных признаков: 1) количество атомов, составляющих соединение, 2) многообразие элементов, входящих в его состав, 3) сложность основного элемента (или элементов), на базе которого построено соединение, 4) длина цепи, 5) каталитическая активность, 6) способность вступать в многообразные типы реакций.
Все признаки, включенные в критерий сложности химических соединений, имеют более или менее общий характер и должны быть конкретизированы более частными признаками. Порядок, в котором они приведены, отражает последовательность применения их при определении природы химических соединений. Критерий сложности химических соединений может быть дополнен формальными критериями, в особенности информационным. Для применения критерия сложности необходима объективная шкала, составленная системой химического мира, в основе которой лежит магистральное направление развития. «Магистраль» развития не только делает применимым критерий сложности, определяя вес каждого входящего в него признака, но и вносит существенные дополнения к нему, главное из которых – роль химического соединения в общем процессе развития химизма, «вклад» его в процесс порождения жизни.
Общим направлением химической эволюции является движение от низшего к высшему, от простого к сложному. В пределах его можно выделить главное, или магистральное направление, связанное с углеродом, как наиболее сложным, и «перспективным» элементом, и другими элементами-органогенами. Все остальные направления химической эволюции, связанные с элементами - неорганогенами, можно отнести к тупиковым, или побочным, направлениям.
Химические элементы составляют низший, наиболее простой и исходный уровень химической эволюции. Они возникают в результате предшествующего физического процесса эволюции, обладают неодинаковой физической и химической сложностью и, следовательно, различными возможностями дальнейшего химического процесса развития, различным потенциалом развития. Установлена замечательная особенность разнородного усложнения физических и химических атомов в ходе роста их порядкового номера в системе Менделеева. Если в физическом отношении химические элементы, начиная с водорода, усложняются сравнительно однородно и линейно, так что уран и следующие за ним элементы оказываются безусловно более сложными, чем предшествующие, то химически элементы усложняются нелинейно. Первоначально их химическая сложность быстро растет, достигая максимума у углерода, а затем резко падает. Уран в физическом отношении сложнее, а в химическом — значительно проще, чем углерод. Последний — наиболее сложный химический элемент, обладающий наивысшим потенциалом химического развития. В той или иной мере близкими углероду эволюционными потенциалами обладают водород, кислород, азот, сера и фосфор. В силу этого углерод, водород, кислород и другие химические элементы играют главную роль в химической эволюции, закономерно приводящей к появлению жизни, и называются поэтому элементами-органогенами. Менделеев писал, что «ни в одном из элементов такой способности к усложнению не развито в такой мере, как в углероде».
В основе представления о химическом способе объективно-реального существования и развития лежит понятие химической реакции. Претерпев большую эволюцию в истории науки, это понятие находится в центре теоретических представлений современной химии. В понятии реакции химический способ объективно-реального существования и развития определен применительно к отдельным превращениям. Химическая реакция — относительно самостоятельное превращение, связанное с некоторым конечным числом реагирующих субстратов. На уровне понятия реакции не раскрывается целостная природа и направленность объективно-реального существования и развития ХФМ. Это делает необходимым перейти к более обобщенным и широким понятиям.
Прямой субстратный синтез как интегральное направление химического развития
Химический процесс есть единство синтеза (ассоциации) и распада (диссоциации). Поскольку химический синтез приводит к усложнению веществ, он является химической формой прогресса, а диссоциация — химическим проявлением регресса. Если химический способ развития рассматривать только на уровне отдельных реакций, то может возникнуть представление о равенстве, равносильности процессов синтеза и распада. Однако более глубокий, целостный, системный подход к совокупному миру химических превращений дает основания для вывода, что общим интегральным направлением химических превращений является прямой субстратный синтез. Коренная особенность такого синтеза состоит в том, что переход в новое, высшее качество, новую сущность не может быть осуществлен отдельным самостоятельно существующим субстратом. Для такого перехода отдельный химический субстрат нуждается в другом субстрате. В химическом развитии новое качество, новая сущность выступают как паритетный результат двух или более химических субстратов.
Существуют три основных вида химического субстратного синтеза: элементарный, каталитический и информационный, выясняется коренная особенность химического субстратного синтез состоящая в том, что переход в новое качество не может осуществлен отдельным самостоятельно существующим субстратом, поскольку он не обладает достаточным богатством внутреннего.содержания и нуждается в существенном дополнении другим. В химическом развитии новое качество выступает как паритетный результат двух или более субстратов. По мере развития химического в направлении к живому усиливается процесс субстанциализации, заключающийся в обогащении внутреннего содержания отдельного химического субстрата как «субъекта изменений» (Маркс), повышении его роли в развитии химической формы материи как целого.
Субстратный синтез не является исключительном достоянием химической формы материи, – он существует также в физической форме, где выражен в четырёх основных видах, связанных о основными видами физического взаимодействия: гравитационным, слабым, электромагнитным и сильным. Субстратный синтез выступает в качестве общего для физической и химической форм материи способа объективно-реального существования и развития, однако он обладает в них своей существенной спецификой. Физические синтезы – суть масс-энергетические, т. е. синтезы, в которые непосредственно вовлечены масса и энергия как два важнейших свойства физической формы материи. Химический субстратный синтез — прежде всего над-массэнергетический синтез, хотя он и происходит с помощью физического (электромагнитного) синтеза, связанного с изменением внешней электронной оболочки атомов. В отличие от «суммарного» и «массового» характера физического синтеза (в особенности наиболее универсального — гравитационного), химический синтез имеет высокоизбирательный характер, ибо происходит по законам химического сродства. Благодаря сродству, проявляемому качественно различными элементами друг к другу, химический синтез есть не просто притяжение субстратов, но их взаимное изменение с потерей ряда прежних и приобретением новых общих свойств. Это синтез избирательно взаимодействующих качеств.
Химический субстратный синтез включает особый, специфически химический механизм — катализ, т. е. способность ускорения химических превращений. В химической форме материи, таким образом, возникает своеобразная способность многократного самоускорения движения и развития.
Химический субстратный синтез — высшая и предельная форма субстратного синтеза в природе. Как способ развития, субстратный синтез связан с относительно простыми субстратами и с определенного уровня сложности становится невозможным. Это объясняется уже тем, что более сложные субстраты обладают большой автономностью и не могут объединяться.
Закономерный характер химической эволюции
Детерминанты направленности химической эволюции
Направленность химической эволюции является прежде всего выражением, всеобщей направленности, определяющей всю бесконечную последовательность основных форм материй, вплоть до человека. Так как химическое возникает на физического и существует на его основе, химическая направленность опирается на исходные для нее физическую направленность и направленность, заложенную в химических элементах. Последние заключает в себе тенденцию к соединению, к прямому субстратному синтезу и в этом смысле направленность развития является «априорной» по отношению к химической эволюции. На каждой ступени химической эволюции направленность развития дооформляется и развивается в ходе субстратных синтезов в этом плане выступает уже как «апостериорная».
Что определяет направленность химической эволюции от простого к сложному, к возникновению живого? По этому ключевому вопросу в естественнонаучной и философской литературе существуют две основные точки зрения. Одни ученые (А.И. Опарин, Дж. Бернал, В.И. Кузнецов) считают, что фактором, определяющим развитие химического в сторону живого, является химический отбор, который дает оценку развивающихся химических систем относительно среды. В процессе отбора таких химических систем сохраняются и продолжают эволюционировать все более сложные системы. «Выживаемость» химических систем обусловлена усложняющимся химическим содержанием систем.
Согласно второй точке зрения направленность химической эволюции определяется внутренними ограничениями, вытекающими из свойств химических элементов и их соединений. Не среда совершенствует химическое, а химическое совершенствует само себя при сопоставлении со средой (посредством химического отбора наиболее устойчивых систем). Активным фактором отбора оказывается, с этой точки зрения, само химическое, «отбор есть самоотбор «под углом зрения» соответствия среде». Фактически к этой точке зрения подходил и А.И. Опарин, который подчеркивал способность химической материи к саморазвитию.
В разработанной А.П. Руденко теории саморазвития открытых каталитических систем объектом химической эволюции рассматривается не молекула, а каталитическая система, включающая взаимодействующие молекулы, катализаторы и химическую среду. Основным показателем развития каталитической системы является абсолютная каталитическая активность, рост которой служит основой эволюционных изменений каталитической системы, ее усложнения, которое происходит с нарастающей вероятностью.
Паритетность химических синтезов является относительной, ибо химические элементы неравноценны по своему химическому содержанию и, следовательно, эволюционному потенциалу. Поскольку наиболее богатым химическим элементом является углерод, с ним связано магистральное направление химической эволюции. Атомы углерода образуют так называемую полипептидную связь, последовательность сотен тысяч атомов углерода, к которой могут присоединяться любые другие химические атомы и их группы. Химическая эволюция приводит к появлению такого химического субстрата, который получает все более богатое химическое содержание и становится основой химической эволюции, приобретает автономность и устойчивость. Субстратный синтез теряет при этом свой прежний «паритетный» характер, постепенно исчерпывает себя, а развивающийся химический субстрат становится все более способным к самостоятельной эволюции, к саморазвитию. Важнейшим свойством такого субстрата оказывается самосохранение, которое осуществляется благодаря тому, что химическая диссоциация превращается в средство поддержания синтеза, поддержания целостности автономного субстрата. Когда химический процесс оказывается таким образом «замкнутым на самого себя», т.е. становится средством поддержания целостности материальной системы, химический субстрат превращается в живую материю, а химический процесс становится жизненным процессом. По глубокому замечанию Ф. Энгельса, жизнь — это самосохраняющийся химический процесс. Жизнь, таким образом, является закономерным и необходимым результатом химической эволюции природы.
Направленность химической эволюции на живое осуществляется посредством двух основных механизмов: химической изменчивости и химического отбора, которые по мере приближения химического к критическому периоду (скачку) усложняются, накапливают в себе потенциальное биологическое содержание. Изменчивость, как и отбор, не носит чисто случайный характер, а имеет определенные «каналы», направленность, что, разумеется, не исключает случайности в предмутацноннсм процессе.
Основные ступени химической эволюции не случайны по отношению к сущности химической формы материи, что их детерминация не сводится лишь к непосредственной, попарной связи друг с другом, а имеет сквозной характер. Одной из основных закономерностей развития является аккумуляция содержания – выражающей сущностную сторону развития.
Второй путь дальнейшего решения проблемы детерминации развития связан с исследованием законов развития химической формы материи, поскольку они выступают в качестве наиболее существенных детерминант развития. Периодический закон со своей физической стороны безусловно выступает как закон развития элементов, поскольку ядра атомов возникают в процессе ядерного синтеза и различаются по степени сложности. Но усложнение ядер атомов не является собственно химической эволюцией.
В своей общей формулировке периодичеокий закон явно выступает как закон, выражающий лишь общее – периодическую зависимость свойств элементов вообще от их места в системе элементов. Но развернутая интерпретация его с необходимостью включает в своя указание на существование закономерной последовательности различных особенных. Детерминация особенного периодическим законом выражается, во-первых, в том, что этот закон в существенной мере обусловливает качественную неоднородность элементов, связанную о их различной сложностью и, следовательно, с различной ролью в химическом мире и его эволюции. Детерминируя в определенной мере своеобразие углерода как химически наиболее сложного элемента, обладающего наивысшим эволюционным потенциалом, периодический закон в существенной степени детерминирует и общее направление химической эволюции от элементарного уровня до возникновения живой материи. В этом смысле закон периодичности возникает вместе с началом химической эволюции (элементным уровнем химического) и является «априорным» по отношению ко всей последующей эволюции. Поэтому надо заключить, что основные этапы химической эволюции в существенной мере обусловливаются этим законом.
Включенность особенного в содержание закона отнюдь не означает, что содержание особенного полностью заключено в нем. Способ включения особенного в закон еще не получил достаточного исследования в философской литературе. Характеризуя его в некотором приближении, можно сказать, что особенное входит в закон частично, выражено в нем в виде тенденции. Поэтому периодический закон содержит в себе только какую-то сторону направленности развития химического. В своем полном виде она выражена в сущности химической формы материи, в ее тенденции к прямым субстратным синтезам.
Детерминация развития химической формы материи своей внутренней стороной имеет противоречие между тенденцией к синтезу и тенденцией к диссоциации. Постоянно стремясь к синтезу, преодолевая в процессе его тенденцию к диссоциации, химическое закономерно развивается, поднимаясь с одной ступени на другую. Развитие химической формы материи в этом смысле предстает как процесс развертывания основного противоречия, как последовательность его ступеней или форм.
Аккумуляция
В химической эволюции обнаруживается одна из важнейших закономерностей развития — аккумуляция содержания низших ступеней в высших. Химическая эволюция представляет собой не простую смену одного состояния другим, а накопление, синтез основных результатов развития в последующих ступенях, в результате чего возникает материальный субстрат, обладающий наибольшим многообразием самых различных и даже противоположных свойств. Так, белки, один из важнейших компонентов живой материи, обладают кислотными и основными, гидрофильными и гидрофобными свойствами, обнаруживают все основные типы реакций. В нуклеиновых кислотах — втором важнейшем компоненте живой материи — благодаря их особой структуре происходит накопление информационного содержания в сжатой, кодированной форме.
Возникновение жизни обусловлено прежде всего магистральным направлением химической эволюции, где химическая форма материи выступает в своем оптимальном, или достаточно полном, содержании или многообразии. Учитывая это обстоятельство, большинство крупнейших химиков мира считают, что жизнь не может возникнуть на какой-либо иной, кроме углеродной, основе, например, на базе кремния или азота, которые обладают несравненно меньшим, чем углерод, многообразием химических связей и, следовательно, меньшим потенциалом развития. «Все данные физико-химических исследований, — пишет А.И. Опарин, — говорят нам о том, что иных форм соединений, ведущих к развитию жизни, не может быть». По мнению В.Г. Фесенкова, «во Вселенной органическая жизнь, если она вообще существует, может быть построена только на основе углеводородных соединений».
Аккумуляция содержания сопровождается его универсализапией. В процессе развития содержание не просто накапливается, но приобретает все более общий характер, обогащается общими признаками (чертами). Тенденция к универсальному развитию химического субстрата заложена в элементах-органогенах (способных к созданию молекул с самыми разнообразными функциональными группами, конфигурацией, размерами), широко распространенных во Вселенной. Зрелость и полнота этой тенденции зависят от ступени химической эволюции. На высшей ступени развития химического универсализация выражается в появлении такого субстрата (надмолекулярного комплекса), который может вступать в максимальное многообразие связей и изменяться в соответствии с любыми изменениями среды. Такая сложность и универсальность химического субстрата становятся препятствием к его самостоятельному и устойчивому существованию. Самосохранение его оказывается возможным только в условиях биологической организации. Однако универсальность надмолекулярного комплекса имеет множественный характер, т.е. остается универсальностью множества частей. Живое в отличие от химического обладает общей реактивностью (общей реакцией организма на воздействия внешней среды), являющейся обобщением реакционных способностей химического комплекса.
Аккумуляция и детерминация являются двумя взаимообусловленными сторонами развития. Чем богаче, универсальнее химический субстрат, тем сильнее в нем выражено сущностное свойство материи «быть причиной самой себя». Аккумулятивный характер развития, таким образом, необходимо приводит к усилению самодетерминации развития.
Диалектика развития химической формы материи
В основу представления о способе развития химической формы материи Энгельсом было положено понятие химической реакции. Однако в последнем химический способ существования определен применительно к отдельным превращениям. Системный подход к совокупному миру, химических, превращений позволяет заключить, что общим интегральным направлением химических превращений является синтез. С химической точки зрения синтез и диссоциация неравноценны в силу самой природы химических элементов, имманентный сущностным свойством которых является способность к образованию связей (реакционная способность). С термодинамической точки зрения синтез также является более вероятным, чем распад, поскольку «интеграция всегда идет в направлении уменьшения общей свободной энергии системы» (Эндельгардт В. А.).
Наконец, общий взгляд на химический процесс в целом, идущий от элементов до макромолекулярного комплекса, лежащего в основе живого, дает основания признать, что диссоциация атомов не является равноценной синтезу. Тенденция химического к синтезу является абсолютной, а тенденция к, распаду - относительной.
Поскольку диалектика синтеза и распада есть частный случай соотношения противоположностей можно заключить, что синтез и распад диалектически взаимосвязаны, но в тоже время не являются равноценными: синтез включает в себя распад в качестве своего внутреннего момента.
Неравноценность синтеза и распада в химическом процессе, дает основания для вывода о том, что сущность химического способа существования и развития состоит в прямом субстратном синтезе, формулой которого служит . Используя традиционную формулу химической реакции синтеза можно выразить также:.
В конкретном химическом аспекте процесс эволюции химической материи и возникновение живой материи описан теорией А.И. Опарина, считающейся наиболее вероятной гипотетической теорией происхождения жизни. Согласно этой гипотезе предбиологическая эволюция прошла несколько основных ступеней — органических веществ (начиная с простейших соединений углерода СН, CN, СО) — высокомолекулярных полимеров (прежде всего первичных белков и простейших нуклеиновых кислот) — индивидуальных многомолекулярных систем, в результате направленной эволюции которых возникали первичные примитивные организмы.
В процессе химической эволюции обнаруживается глубинная, внутренняя логика развития, которая скрыта под частностями и «деталями» химического процесса и может быть выявлена только совместными усилиями теоретической химии и философской науки. Как уже отмечалось, способом химического существования и развития является прямой субстратный синтез. Его основным внутренним противоречием является противоречие между субстратным синтезом как целостным процессом и включенным в него процессом химической диссоциации, или распада.
Диалектический «смысл» субстратного синтеза заключается в том, что химические вещества по отдельности не обладают достаточным для саморазвития содержанием и поэтому химическая эволюция может осуществляться только посредством синтеза этих веществ. Преобладание, или абсолютность, химического синтеза ярко выражено уже на исходном уровне химической эволюции — в химических элементах, основной тенденцией которых является тенденция к синтезу, а не распаду, что предопределено уже физической структурой элементов — стабильностью атомного ядра и способностью электронных оболочек к электромагнитным взаимодействиям. Выражаясь гегелевским языком, химические элементы и их соединения «определены к синтезу».
Исходной формой основного противоречия выступает противоречие химического элемента с самим собой. В химическом элементе в его неуничтожимой тенденции к синтезу потенциально заключены все последующие этапы развития химического с их противоречиями.
Противоречие химического с самим собой получает новый вид в химических соединениях, усложнение которых приводит к такому моменту, когда устанавливается непрерывное взаимодействие синтеза и диссоциации. Из их сложного взаимодействия, опосредованного отношением химического со средой, рождается основное противоречие живого – противоречие между тенденцией самосохранения и тенденцией приспособления.
Биологическая форма материи
Сущность жизни. Живая материя, как уже отмечалось, возникает в результате закономерного развития химической формы материи, когда последняя «выходит за свои собственные рамки» и становится «сам себя осуществляющим перманентным химическим процессом» (Энгельс). Гегель отмечал, что «если бы продукты химического процесса сами начинали действовать сызнова, то они были бы жизнью. В этом смысле жизнь есть увековеченный химический процесс».
Используя разумные соображения Гегеля, Энгельс дал первое в науке определение жизни как способа существования белковых тел. «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Энгельсово определение материи фиксирует субстратную и функциональную стороны живой материи. В соответствии с данными науки XIX в. субстратом жизни Энгельс считал белковые тела, включающие, наряду с белком как главным носителем жизни, жиры, углеводы и другие химические соединения. С функциональной стороны (способ существования живого субстрата) жизнь рассматривалась как процесс самосохранения живого посредством постоянного саморазрушения и обновления химических составных частей субстрата.
В середине XX в. определение жизни, сохраняя основное материалистическое содержание — трактовку жизни как способа существования высокоорганизованной материи, претерпело существенные изменения в своей собственно биологической части. Молекулярной генетикой была ракрыта огромная роль в явлениях жизни нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, выступающих в качестве важнейшей химической основы наследственности. В связи с этими и рядом других открытий биологии жизнь необходимо определить как способ существования высокоорганизованного материального субстрата, основными химическими компонентами которого выступают белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, некоторые минеральные соединения.
Сущностью жизни, или биологического способа существования, является тенденция к самосохранению путем приспособления к среде (адаптации). Замечательная особенность биологической формы материи (БФМ) заключается в том, что если более простые материальные тела — физические и химические существуют в силу присущей им большей или меньшей устойчивости, то у живой материи самосохранение становится результатом активных процессов: на самосохранение направлена вся совокупность физических, химических и собственно биологических процессов живого организма. Это самосохранение возможно только благодаря активному приспособлению живых организмов к окружающей среде.
Заключение
В заключение следует сказать несколько слов о роли полученных философских знаний в моей диссертационной работе.
Во-первых, как уже отмечалось, углерод обладает наивысшим потенциалом химического развития. Именно поэтому начиная с 30-х годов и до настоящего времени в химии огромный интерес уделяется полимерам – веществам на основе углерода. Полимеры, к которым относятся и белки, основные компоненты живого, представляют высшую, наиболее сложную, а потому и малоизученную ступень развития химической формы материи. Изучение структуры высших ступеней химической материи следует начинать с её простейших небелковых форм, а именно ?-полиолефинов, чему и будет посвящена моя диссертационная работа.
Во-вторых, представляет интерес изучение общей структуры и свойств смесей полимеров с нанокомпозитными глинами, т. е. системы высших и средних по степени организации представителей химической материи. Такие смеси обладают промежуточным физико-химическим способом взаимодействия компонентов и обладают целым рядом новых свойств, не наблюдающихся у них по отдельности. Данные структуры являются новой ступенью синтеза химической материи, не встречающуюся в природе. Развитие химической формы материи проявляется здесь в осуществлении прямого субстратного синтеза глины и полимерной смеси. В то же время ограниченность взаимодействия как полимеров между собой, так и их с глиной говорит о высокой развитости отдельных субстратов. Так как подобные исследования уже проводились в нашей лаборатории, то можно сказать, что этот синтез носит аккумулятивный характер. Этим исследованиям будет посвящена большая часть моей будущей диссертации.
В-третьих, данное развитие не является саморазвитием, а происходит вследствие взаимодействия химических форм с биологической и социальной формами материи, и является, таким образом, частью единого закономерного мирового процесса. Это означает, что будущая диссертация должна соответствовать общемировым научным, этическим, эстетическим, культурным и философским требованиям к своему содержанию.
Единый закономерный мировой процесс продолжает развиваться, и ускорение его развития обязано явлению катализа химической формы материи. Биологическая форма материи своим существованием во многом обязана ферментам – природным катализаторам. Их изучение также проводится в нашей лаборатории. Изучаются также и биодеградирующие полимеры – вещества не загрязняющие окружающую среду, имеющие биологическое происхождение.
Обобщая вышесказанное, можно сказать, что философское учение продолжает оказывать влияние на развитие конкретных наук, в частности химии, и остается важным инструментом для проведения дальнейших исследований в различных областях естествознания.
Список литературы
1. Васильева Т.С. Химическая форма материи и закономерный мировой процесс. С. 89.
2. Васильева Т.О., Орлов В.В. Химическая форма материи (химия, жизнь, человек). Пермь, 1983, с. 104.
3. Кедров Б. М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. М., 1967. С. 238.
4. Волькенштейн М. В. Биофизика. М., 1981. С. 23.
5. Менделеев Д.И. Основы химии. М.; Л., 1934. Т. 1.С. 255.
6. Кузнецов В.И. Диалектика развития химии. М., 1973.
7. Опарин А.И. Планеты и жизнь// Населенный космос. М., 1972. С. 166.
1
Скачали данный реферат: Анников, Доброгнева, Енин, Грета, Аргентея, Сысой, Абоимов, Filofeja.
Последние просмотренные рефераты на тему: сообщение об открытии счета, урок изложение, реферат по истории на тему, диплом формирование.
1