Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






О специфике химической формы движения

Как это ни парадоксально, но химия в системе современного естествознания занимает несколько двусмысленное положение: ее охотно признают в качестве необходимой научной основы для понимания явлений и для создания технологических процессов, но нередко ей отказывают в статусе теоретической науки, сводя к квантовой механике, статической физике, термодинамике. Существует немало авторитетных свидетелей как из среды философов, так и из числа естествоиспытателей, утверждающих, что химия как наука в принципе не существует. Поскольку теоретическая сторона химии исчерпывается физикой, то от химии остается лишь практическое экспериментирование, но как же считать наукой область деятельности, лишенную своей собственной теории?

Еще в конце 20-х гг. Г. Рейхенбах в статье «Цели и пути физического познания» писал: «Прежде всего проблема физики и химии ныне представляется окончательно решенной: мы имеем право сказать, что химия является частью физики, подобно термодинамике или учению об электричестве». Аналогичную позицию заняли П.Иордан и В. Гейзенберг., Ф. Франк, Дингл.

Эту ситуацию Г.М. Шваб назвал теоретико-познавательным кризисом химии. Однако тенденция к ликвидации химии как теоретической науки исторически уходит своими корнями к временам Канта. Великий немецкий философ отказывал химии в научности на том основании, что неприложима математика, она лишена дедуктивных основ; современные упразднители химии отказывают ей в самостоятельной теоретической базе, ссылаясь на то, что свойства молекул можно математически вывести из некоторых дедуктивных принципов, связанных с поведением атомных ядер и электронов.

Современная квантовая механика и статическая термодинамика, взаимодействие ядер и электронов, современная вычислительная техника объяснили почти все химические явления. Химизм не может быть истолкован без привлечения физических закономерностей.

Упразднители химии подходят к этой науке вдвойне неисторично: игнорируя историю химии, ее понятий, логического аппарата, а также игнорируя химизм как форму движения материи, химическую эволюцию в масштабах Вселенной.

Следует проследить становление химизма, этапы его развития, формы восхождения от низшего к высшему. Первоначально идея эволюции расплывалась в общих представлениях об изменениях, превращениях веществ. Натурфилософия классической древности не знала различий между процессами химическими и физическими, изменениями агрегатного состояния тел и химическими преобразованиями веществ. Стихийная диалектика древних включала в себя учение о всеобщем круговороте веществ на основе взаимных переходов, установленных еще Аристотелем.

Эти натурфилософские представления во многом были заимствованы средневековыми алхимиками и затем включены в систему классического немецкого идеализма - даже Гегель полагал, что падающие с неба метеориты рождаются путем сгущения воздуха. Алхимики в своих поисках философского камня рассчитывали создать самодвижущуюся, циклически эволюционирующую химическую систему. К ним относятся Парацельс и Роберт Бойль.

Традиция немецкой идеалистической диалектики, отвергавшей атомистическое учение, не давала основы для научного исследования проблем развития, усложнения вещества. Однако ее заслуги несомненны в анализе взаимоотношений и взаимосвязей различных форм движения. Учение Шеллинга о единстве сил в природе сыграло положительную роль в развитии теоретического естествознания. Шеллинг в работе «Идеи к философии природы» определил химический процесс как высшее единство, тотальность магнетизма и электричества. Он четко отграничил механическое перемещение как низшую форму движения материи от химического изменения: «Первое передается телу с помощью внешней силы, второе хотя и вызывается внешними причинами, но, осуществляется внутренними силами. Первое предполагает частичный покой в движущемся теле, второе, напротив, предполагает частичное движение в неподвижном теле».

Гегель в своей натурфилософии сделал шаг вперед в понимании химизма как процесса развития. В химическом движении он видел единство гравитации, света, магнетизма и электричества. Химический процесс, пишет он, есть «процесс формообразования реально индивидуализованной материи». Гегель видел проявление химического процесса в неорганической жизни Земли и, понимал его место в становлении биологической формы движения материи: «Если бы он мог продолжаться сам собой, он и был бы жизнью». В то же время Гегель заметил, что химический процесс лишен самодвижения. Идеалистическое понимание развития не позволяло Гегелю эволюционно связать химизм с биологической формой движения. Он полагал, что биологическая форма возникла в результате удара «молнии жизни» в материю.

Эмпирическое естествознание считало, что прежде чем исследовать процесс развития, ученый должен был остановить движущийся объект, расчленять и исследовать его в неподвижном, покоящемся состоянии. Этот подход свелся к периоду подробного, скрупулезного выделения, исследований, синтеза отдельных веществ, которые рассматривались изолированно, вне эволюционной связи друг с другом.

Однако накопленный материал о тысячах химических соединений потребовал рассмотрения и систематизации. И здесь эмпирический результат науки подводит естествоиспытателей к концепции развития с неожиданной стороны: классифицируя вещества, они создают системы, которые первоначально оказываются статичным, застывшим выражением эволюционного процесса в природе.

Элементы периодической таблицы Менделеева первоначально рассматривались как неизменные, не связанные друг с другом единой цепью происхождения. Лишь открытие радиоактивности коренным образом изменило понимание периодического закона, вскрыв его внутреннюю эволюционную природу. Как справедливо отмечал Б.М. Кедров, «идея развития вещества получает теперь новое блестящее подтверждение; это и есть как раз то новое, что внесла наука XX века в понятие «химический элемент». Открытие изотопов как разновидностей элементов, равно как и обнаружение радиоактивности, сохранило основу менделеевского определения (место в системе определяет вид атомов), но подорвало разделявшееся Менделеевым истолкование элементов в духе их полной неизменности».

Развитие астрофизики в современную эпоху позволяет в общих чертах наметить пути формирования химических элементов во Вселенной. Этот процесс протекает в недрах звезд, а для тяжелых элементов - во взрывающихся сверхновых звездах или ядрах галактик. Но процесс эволюции ядер атомов химических элементов не является собственно химической эволюцией. Важнейшим условием формирования эволюционных представлений в химии явилась уходящая своими корнями в немецкую натурфилософию идея единства всех сил природы. Эта идея поставила на научную основу понимание химизма, химической формы движения материи. Специфика этой формы таится во внутренних изменениях материи, проявляющих себя в форме перехода количественных изменений в качественные и обратно. Этот закон диалектики стихийно, бессознательно был применен Жераром при предсказании свойств, не обнаруженных еще гомологов в органической химии.

Однако постепенно химикам становилась ясной фундаментальная закономерность всеобщего взаимодействия сил и форм движения в природе. Связь химизма с теплотой и светом была известна давно; исследования Гальвани, Вольта, Ампера, Фарадея в области электрохимии позволили сделать вывод о том, что химическая форма движения материи может быть понята лишь на основе анализа термических, электрических, магнитных явлений. XX век вскрыл природу химического сродства, сведя его к взаимодействию атомных ядер и электронов. На этом этапе химическая форма движения обнаружила свою связь с простейшей механической формой и на уровне механики молекул (их колебания, внутренние повороты, деформации, конформационные переходы), и при изучении массопереноса в результате диффузии, перемешивания, перемещения веществ в условиях реакции, и в форме квантовой механики, отразившей природу молекулярных сил.

Понимание всеобщей связи явлений в природе прокладывало себе в химии путь через специфические формы причинности, обнаруживаемые в ходе химических превращений. Одной из своеобразных форм причинности в химии является термодинамический контроль химической реакции, заставляющий ее клониться к устойчивому динамическому равновесию исходных и конечных продуктов. В то же время химик сталкивается с кинетическим контролем реакции, который приводит систему к накоплению наиболее быстро образующихся веществ.

Термодинамическое рассмотрение сложных систем приводит к установлению обобщения сформулированного Ле Шателье и Брауном. Высказанный ими принцип сводится к следующему: если система подвергается какому-либо внешнему воздействию, то внутри системы возникают процессы, направленные на то, чтобы подавить, нейтрализовать это внешнее влияние. Такие процессы играют существенную роль в химической эволюции: именно они приводят к образованию богатых энергией, нестабильных, активных биоорганических соединений.

Следующей специфической формой причинности в химии является каталитический контроль, способный ускорять или замедлять процесс, не нарушая положения равновесия. Вся биохимия является царством сложно построенных органических катализаторов - ферментов.

Наконец, химия сталкивается с цепными реакциями, возникающими когда исходный толчок приводит в действие процесс синтеза или распада вещества. Эти явления можно обнаружить и при полимеризации малых молекул в высокомолекулярное соединение, и при взрыве порохового заряда.

На уровне каталитических и цепных процессов возникает проблема внутренних механизмов регулирования скорости и направленности химической реакции. Здесь происходит смыкание с явлениями, которые описываются в терминах кибернетики и теории управления: возникают обратные связи, перераспределение энергии внутри основной реакцией. Так постепенно формируются свойства молекул как носителей информации.

Таким образом, исследование химической формы движения материи приводит к расширению и обогащению понятия причинности как одной из форм всеобщего взаимодействия явлений в природе.

Так же следует затронуть так называемую жизненную силу, которую считали ответственной за синтез сложных органических соединений с присущими им свойствами подвижности, неустойчивости. Заимствованные химией из биологии представления рухнули, когда удалось абиогенным путем получить углеводы (Бутлеров), жиры (Бертло). Шаг за шагом, анализируя конкретные данные, химики приходили к пониманию того, что химический процесс есть проявление общего свойства внутренней активности, самодвижения материи. Этому способствовало обнаружение возбужденных состояний молекул, нестабильных, коротко живущих частиц (ионов, свободных радикалов), уяснение того факта, что химические реакции проходят через стадию переходного состояния. Только понимание химизма как самодвижения материи, проявления ее активности, внутренней напряженности дает ключ к химической эволюции.

Современная химия не исчерпывается изучением состава, строения и свойств химических соединений. Скорее ее можно назвать наукой об атомно-молекулярной истории природных и искусственных тел. В бесконечных циклах и круговоротах вещества фиксируется вполне определенное направление поисков, которое определяет прогрессивную эволюцию химической формы движения. Это направление приводит нас к формированию, происхождению живых организмов.

Вопреки Гегелю, который снял проблему возникновения живого в ходе химической эволюции, Энгельс, опираясь на данные современной ему науки и принципы материалистической диалектики, вскрыл эволюционную направленность химического процесса. В «Диалектике природы» он писал: «Химия же находит настоящий ключ к истинной природе только при исследовании органических соединений; она и синтезирует такие тела, которые встречаются только в органической природе. Здесь химия подводит к органической жизни, и она продвинулась достаточно далеко вперед, чтобы гарантировать нам, что она одна объяснит нам диалектический переход к организму». Далее Энгельс подчеркивает, что действительный переход химической формы движения в биологическую совершается только в истории, будь это на Земле или в Солнечной системе в целом. Изложенные Энгельсом мысли фактически явились программой для естествознания Нового времени.

Изучение химической формы движения материи в настоящее время невозможно рассматривать вне временных и исторических характеристик химизма.

Для химиков проблема времени, эволюции, истории возникла еще с давних алхимических, донаучных времен. Она просматривается в представлениях о круговороте стихий и элементов, а главное - в упорных попытках использовать химию для уничтожения, устранения времени. Отсюда стремление открыть эликсир вечной молодости, обеспечить неизбывное бессмертие, создать вечный двигатель.

Такое «устранение времени, как говорит Уитроу, проникло в методологию самой химической науки и стало на целый ряд столетий важной характеристикой этой сферы научного исследования. В самом деле, время никак не присутствует ни в уравнениях химических реакций, ни в термодинамических представлениях о химическом равновесии, ни в уравнении Шредингера.

Конечно, химиков не могло удовлетворить такое вневременное рассмотрение их объекта исследования. Шарль Жерар еще в середине XIX в. утверждал, что «химия занимается последовательными преобразованиями материи. Она вникает в происхождение тел, исследует их прошедшее и будущее».

Пути химического превращения вещества в природе иные, чем в лаборатории, их обнаружение создало основу для понимания химической эволюции. Исторический метод в химии возник в первую очередь в результате прогресса двух ветвей естествознания: геохимии и биохимии. Первая прослеживает действительную судьбу химических соединений в неживой, а вторая - в живой природе.

На современном этапе научного познания целью химии является проблема происхождения жизни. Эта великая научная задача была поставлена перед естествознанием еще в трудах Энгельса: «Здесь остается добиться еще только одного: объяснить возникновение жизни из неорганической природы».

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Универсализм | Эвандро АГАЦЦИ




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.