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»1, «мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя»2, «единый, закономерный мировой процесс»3.
Известные современной науке четыре основные формы материи выступают в качестве ступеней единого бесконечного мирового процесса развития. Поскольку все научное знание, вся духовная и материальная культура общества основываются на познании и практическом использовании этих четырех фундаментальных форм материи, необходимо рассмотреть важнейшие особенности каждой из них, закономерности единого мирового процесса развития. Представление о едином мировом процессе развития является синтезом философских и конкретно-научных обобщений4.
Физическая форма материи
В отличие от других, физическая форма материи (ФФМ)5 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.
Хотя современная физика не знает как наиболее простых, так и наиболее крупных (больше Метагалактики) уровней физической реальности, в ней получила серьезные основания идея генетического единства ФФМ. Согласно современным представлениям, известная нам физическая реальность возникла из относительно простого сингулярного состояния в результате «Большого взрыва» 10-20 млрд лет назад. Предполагается, что для описания исходного сингулярного состояния и, следовательно, создания фундаментальной физической теории необходима новая концепция, представляющая собой синтез идей квантовой механики и теории относительности.
Не зная нижнего и верхнего пределов ФФМ, мы можем, однако, с большой уверенностью заключить о существовании объединяющих физическую реальность двух наиболее фундаментальных свойств — массы и энергии. «Величина массы и энергии в существенной степени определяет устойчивость и изменчивость элементарных частиц, ядер, атомов и атомно-молекулярных систем, характер их движения, вид взаимодействия, пространственно-временной интервал существования данных физических объектов, геометрические свойства пространства — времени, характер и последовательность ступеней эволюции Вселенной. Разумеется, каждая частная физическая форма материи и движения обладает своими специфическими свойствами, отличающими ее от других форм, однако в целом, в своей тотальности частные физические формы материи характеризуются единым, общим, интегральным свойством — энергией, в которой угасают эти специфические свойства, исчезают различия между частными физическими формами материи и движения. Наличие этого свойства оказывается необходимой основой взаимодействия и взаимопревращения различных физических объектов, позволяет ввести общую меру физического движения, отражающую единство физической реальности, ее отличие от химической, биологической и социальной форм материи»1.
Фундаментальные свойства масса и энергия находятся в глубокой зависимости, фиксируемой соотношением Эйнштейна E=mc2, которое М. Борн назвал законом, выражающим важнейшие результаты теории относительности, позволяющим достичь глубокого объединения наших знаний о мире1.
Таким образом, физическая форма материи — это масс-энергетический мир.
В рамках целостной ФФМ можно выделить несколько уровней, изучение которых имеет особый частнонаучный и философский интерес.
Вещество и поле. Физика XIX в. рассматривала вещество и поле как две резко различающиеся формы физической материи. С этих позиций вещество дискретно, или состоит из корпускул — атомов, молекул и т. д., имеющих определенную конфигурацию, радиус, массу покоя, траекторию движения. Поле (электромагнитное, гравитационное, мезонное и др.) имеет непрерывный, волновой характер, не делится на корпускулы, не имеет массы покоя, траектории движения, движется со скоростью света. Физика XX в. обнаружила глубокое единство вещества и поля. Оно выражается, во-первых, во взаимопревращениях вещества и поля (когда частицы и античастицы аннигилируют, превращаются в кванты поля и, наоборот, поле рождает из себя частицы вещества); во-вторых, в том, что вещество и поле обладают родственными свойствами.
Обнаружение единства вещества и поля создало огромные теоретические и гносеологические трудности как для физики, так и для философии.
В 1900 г. М. Планк впервые ввел представление о том, что свет распространяется не какими угодно порциями, а только определенными — квантами. Понятие кванта обозначало порции энергии, на которые делится энергия светового потока, и свидетельствовало о том, что свет состоит из своего рода «частиц», которые позднее Эйнштейн назвал фотонами.
В 1913 г. Н. Бор создал первый вариант квантовой теории атома, согласно которой структура атома, распределение его электронных оболочек определяется квантовыми уровнями. В 20-е гг. было установлено, что электроны в своем движении через тончайшую металлическую пластинку проявляют волновые свойства — дифракции и интерференции. В 1925 г. Луи де Бройль высказал замечательную мысль, что элементарные частицы обладают двойственными, противоречивыми свойствами — являются одновременно частицами и волнами. Современная квантовая теория вещества и поля была создана Н. Бором, Э. Шредингером и В. Гейзенбергом. Согласно этой теории, вещество и поле состоят из своего рода частиц, проявляющих в различных опытах либо только корпускулярные, либо только волновые свойства. Так, в счетчике Гейгера электрон ведет себя только как дискретная частица. Когда пучок электронов проходит через кристаллическую решетку или отверстие в диафрагме, он проявляет только волновые свойства.
Противоречивые свойства частиц вещества и поля выражаются в двух необычных, с позиций прежней физики, принципах — неопределенности и дополнительности. Согласно принципу неопределенности, если определяется местонахождение (координаты) частицы, то становится неопределенным ее импульс (p), если же точно определяется импульс частицы, то становятся неопределенными ее координаты (x, y, z). Такого рода «неопределенность», связанная с противоречивой природой микрообъекта, выражается в соотношении неточностей: произведение неточности в определении импульса частицы и неточности в координате больше или равно постоянной Планка (h): DpxDx³h, DpyDy³h, DpzDz³h. Согласно принципу дополнительности полное описание частицы достигается путем совмещения корпускулярного и волнового описания ее.
Обнаружение неожиданных и «странных» свойств микрообъектов первоначально вызвало целый взрыв идеалистических спекуляций. Противоречивая картина микрообъектов послужила поводом для утверждения со стороны некоторых физиков и философов, что микрообъект есть фикция, совокупность ощущений, наш способ понимания показаний приборов. Выдвигалось также представление об индетерминированности поведения элементарных частиц, о «свободе воли» у электрона и т. д. Материалистически мыслящие физики и философы дали, однако, иное истолкование природы микрообъектов. С позиций диалектического материализма, из которых сознательно или стихийно исходили эти ученые, микрообъект является новой для нас формой объективной реальности, которая отнюдь не обязана быть в точности такой, каков макрообъект. Обнаружение странных с позиций макрофизики свойств микрообъектов — подтверждение бесконечного многообразия объективной реальности.
| Микро- и макрообъект: что сложнее? |
Микрообъект не является, строго рассуждая, ни волной, ни корпускулой, он есть качественно иная реальность, противоречивые свойства которой выражаются в макроскопической форме, посредством макроприбора, в форме волновых и корпускулярных свойств.
Квантовая механика по-новому поставила проблему прибора и объекта, а в связи с этим и проблемы познания, проблему объективно-реального существования. Согласно наиболее основательной интерпретации квантовая механика описывает микрообъект не в «чистом виде», а применительно к макроприбору и, следовательно, в известной мере, применительно к человеку как макроскопическому существу. Это давало некоторым философам повод для отрицания познаваемости микрообъекта как такового. Однако, как убедительно возразил В.А. Фок, макроприбор состоит из микрообъектов, в силу чего его природа отнюдь не чужда природе микрообъектов и поэтому он может адекватно передавать природу последних. Это весьма сильный, но, с нашей точки зрения, недостаточный аргумент в пользу признания познаваемости микромира. Поскольку макрообъект имеет иное, чем микрообъект, качество, необходимы дополнительные аргументы в пользу идеи познаваемости микрообъектов. Эти аргументы заложены в концепции единого закономерного мирового процесса, в диалектике соотношения высших и низших форм (ступеней развития) материи. Однако мы пока оставим их в покое: еще не время собирать камни. Ограничимся лишь замечанием, что описание одного объекта (микро-) применительно, т. е. в отношении к другому (макро-) отнюдь не ставит под сомнение тот факт, что эти объекты действительно познаются нами. Строго говоря, квантовая механика только особенно ярко выявила то обстоятельство, что любые предметы познаются в отношении к другим. Ньютонова механика также представляет собой описание объектов в отношении к другим. Различие состоит в том, что в ньютоновой механике эти объекты качественно однородны — макроскопичны.
Для материалистической философии трактовка квантовой механики как описания микрообъектов применительно к макромиру не является исключительной новостью и потому, что, начиная с Фейербаха, элементарная форма познания - ощущение рассматривалась как отображение объективных качеств вещи применительно к своего рода «прибору» - человеческим органам чувств, или, точнее, применительно к субъекту. Однако квантовая механика открыла качественно более сложный способ соотнесения объекта с прибором и познающим субъектом и поэтому придала проблеме объективной реальности большую сложность и остроту.
Существенной стороной квантовой механики и связанного с ней толкования объективной реальности является вероятностная картина мира, в которой понятия случайности и вероятности приобрели более глубокий смысл. Согласно наиболее принятой интерпретации квантовой механики «волны», в которых обнаруживает себя микрообъект, — это «волны вероятности». Вероятностная картина мира по-иному поставила проблему необходимого мира, т.е. мира необходимостей и закономерностей, что также привело к усложнению проблемы объективно-реального существования мира.
Глубокий микромир. В последние десятилетия основной интерес физики и философии переместился с уровня квантовой теории вещества и поля на более глубокие уровни микромира, начиная с элементарных частиц. В 60-е гг. концепция «бутстрапа» («зашнуровки») пыталась представить уровень элементарных частиц как последний, замкнутый на себя, наипростейший структурный уровень материи. Утверждалось, что элементарные частицы «состоят» друг из друга (например, протон из нейтрона и позитрона), но не из каких-либо более простых частиц. Одним словом, гипотеза бутстрапа претендовала на открытие своего рода «праматерии». В этот период среди советских философов, работавших в области философских проблем физики, получает широкое распространение идея предельно простого уровня материи, предлагается якобы революционный пересмотр идеи бесконечной неисчерпаемости и структурности материи, объявляется несостоятельной теоретическая и логическая формула: элементарная частица состоит из и т. д.
Однако вскоре физики, исходившие из более глубокой идеи неисчерпаемости, структурности элементарных частиц, создают концепцию кварков, т. е. частиц, имеющих дробные (1/3 и 2/3 элементарного) заряды, из которых состоят все элементарные частицы - адроны, участвующие в так называемых «сильных взаимодействиях». Масса кварка кратно превосходит массу «элементарной частицы», в состав которой входят 2-3 кварка. Физика различила несколько видов кварков, которые в свою очередь отличаются по «цвету» и «шарму». Кварки, в отличие от поведения нуклонов в составе атомного ядра, не существуют вне элементарной частицы («невылетаемость» кварка). Взаимодействие кварков осуществляется благодаря другим частицам, названным глюонами. Все многообразие сильнодействующих элементарных частиц современная физика объясняет комбинацией различных видов и свойств кварков. Позднее в физике вводится гипотеза протокварков.
Важнейшее направление развития современной физики — так называемые «Великое объединение» и «Суперобъединение» — попытка свести четыре основных вида физического взаимодействия (сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного) к одному фундаментальному взаимодействию, которое позволило бы объяснить физическую форму материи в целом и создать наиболее фундаментальную физическую теорию. В первые мгновения «Большого взрыва» действовала единая универсальная физическая сила, от которой затем отщепляются гравитация и остальные формы взаимодействия. В русле этих исследований разработано, например, представление о «струнах» как одних из наиболее древних физических структур, возникающих в начале Большого взрыва и, возможно, сохранившихся где-нибудь в космосе. Десять погонных метров «струны» диаметром 10-28 см обладают массой Луны.
Проблема развития в физике. В течение столетий физика, изучавшая последовательность различных по сложности уровней: элементарные частицы — ядра — атом — молекулы — макротела — по сути имела дело лишь с фиксированными, «застывшими» результатами развития, своего рода кристаллизовавшимся процессом развития. Идея развития впервые входит в фундаментальные концепции физики с появлением общей теории относительности и созданной на ее основе релятивистской космологии, идеями А.А. Фридмана. Идея развития видимой Вселенной, выраженная в концепции «горячей Вселенной», получила подтверждение в связи с открытием «красного смещения» спектра удаленных галактик (1929) и «реликтового излучения» (1965).
Идея развития Вселенной «...полностью доказана наблюдениями для периода, начиная от нескольких лет, отсчитываемых от сингулярности, до сегодняшнего дня»1. Более поздние исследования позволили приблизиться к «началу» физического развития до долей секунды.
«Установленная современной наукой картина эволюции материи во Вселенной на всех уровнях с необходимостью приводит к выводу о развитии в совершенно определенном направлении: от простого к сложному. Действительно, за все 10-15 миллиардов лет развития материи во Вселенной мы наблюдаем непрерывное усложнение ее структуры и характера связей и взаимодействий между различными материальными системами, а также в пределах одной системы»2. И.С. Шкловский сравнивал «Большой взрыв» с «гигантским геном», в существенной мере предопределившим последующую историю Вселенной.
Проблему развития в физике нередко связывают также с термодинамикой. Широко распространено представление о том, что развитие и самоорганизация — процесс, противоположный второму («деградационному») началу термодинамики, согласно которому замкнутая система стремится к возрастанию энтропии, т.е. к менее организованному состоянию как наиболее вероятному для нее3. Однако, хотя в определенной мере развитие и рост энтропии являются противоположными процессами, действительная связь развития и энтропии оказывается, по-видимому, более сложной. В последнее время идея развития рассматривается в физике также в связи с современной теорией неравновесных процессов — синергетикой.
Материал современной физики позволяет определить специфически физический способ, или форму, развития. С момента «Большого взрыва» развитие ФФМ осуществлялось первоначально путем преимущественно дифференциации, возникновения все большего многообразия физических объектов, затем, все в большей степени, посредством прямого субстратного синтеза, интеграции простых образований в более сложные (например, интеграции элементарных частиц в ядра, атомы, молекулы и т. д.). Важнейшей особенностью этого процесса дифференциации — интеграции является его масс-энергетический характер.
Один из сложнейших вопросов философии и физики - о законах, определяющих развитие физической формы материи. Традиционный (и довольно простой) подход заключается в том, чтобы искать такие специальные физические, химические и другие частнонаучные законы, которые бы непосредственно управляли развитием физической, химической и других форм материи. Однако ни в физике, ни в химии или биологии таких законов не обнаружено. Другой, более глубокий, с нашей точки зрения, подход к проблеме частнонаучных законов развития предложен Т.С. Васильевой1. С ее точки зрения, вся совокупность законов частных наук выступает, на своем достаточно глубоком и скрытом уровне, в качестве законов развития. В законах физики, химии и биологии содержится скрытый, имплицитный уровень, представляющий собой эволюционное содержание этих законов.
С предложенных позиций логично признать, что, поскольку все физические процессы суть масс-энергетические процессы, связанные с затратами энергии, важнейшим законом физического развития является E=mc2.
Обычно физику рассматривают в качестве наиболее зрелой естественной науки, опирающейся на строгие и достоверные методы исследования и являющейся в известной степени эталоном для других частных наук. Однако наиболее общие представления современной физики в некотором существенном плане стоят ниже теоретического уровня современной химии и биологии. Современная биологическая теория эволюции опирается на широкий фундамент химии и физики, например, молекулярной биологии, генетики, без которых они не имели бы сколько-нибудь строгого научного смысла. Иное положение в космологии, основанной на общей теории относительности. Создавая теорию эволюции видимой Вселенной, выдвинув две важнейшие эволюционные космологические модели — «открытую» и «закрытую», физика не опирается при этом на какие-либо лежащие «ниже» ее теоретические основания. С позиций «открытой» модели видимая Вселенная будет бесконечно расширяться, что приведет к замедлению и «смерти» физических процессов, а также, следовательно, биологической и социальной жизни. С точки зрения «закрытой» модели расширение неизбежно сменится сжатием, коллапсом и также гибелью живого.
Однако 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, подобно тому, как физика и химия придали современный научный вид коренным представлениям биологии. До этого момента все физические модели видимой Вселенной и, следовательно, представления о будущем Вселенной, жизни и разума будут оставаться лишь гипотезами.
Природа массы и энергии является крупнейшей проблемой физики. С точки зрения американского физика Ф. Дайсона, нельзя будет до конца понять происхождение и судьбу энергии во Вселенной, рассматривая ее отдельно, вне факта существования жизни и разума. Дайсон глубоко прав: сущность жизни, разума, массы, энергии и других важнейших свойств тех или иных форм материи может быть понята только в контексте единого бесконечного мирового процесса развития.
Согласно представлениям современной физики эволюция физической Вселенной с необходимостью приводит к возникновению атомов, с которыми связана качественная граница, разделяющая физическую и химическую формы материи. К стадии рекомбинации в ходе расширения Вселенной из свыше трехсот типов элементарных частиц «выживают» наиболее устойчивые частицы — нуклоны и электроны, образующие разнообразные и относительно стабильные системы — ядра и атомы. В развитии ФФМ обнаруживается строгая и необходимая объективная логика — от мощных масс-энергетических процессов, в которые вовлечены колоссальные массы и энергия, к слабым масс-энергетическим процессам, связанным с электронной оболочкой атомов. «Коренным качественным скачком в развитии физической формы материи было возникновение атомной организации материи, что означало конец образования разнообразия микрообъектов («развития в микромире») и начало построения макросистем. В атоме синтезированы противоположные свойства: устойчивость и изменчивость, стабильное ядро и лабильная электронная оболочка; благодаря сильному взаимодействию нуклонов, ядра атомов не чувствительны к электромагнитному взаимодействию на уровне электронных оболочек, поэтому основным способом взаимодействия материи на атомно-молекулярном уровне ее структуры оказывается соединение неизменных элементов в изменяющиеся системы, т. е. прямой синтез субстратов, включающий в себя свою противоположность — распад химических систем на составные части»1.
Химическая форма материи является, таким образом, закономерным продуктом развития масс-энергетических процессов, закономерным результатом развития физической формы материи.
Химическая форма материи
Химическая форма материи (ХФМ)2 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 (мы будем рассматривать эту закономерность позднее), 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»1.
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 физическому1. 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 — слитна 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 химией2. «...Никакие физические методы сами по себе, — утверждает М.В. Волькенштейн, — не были бы в состоянии установить структуру сложных молекул без химических исследований»3.
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 Н-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»1.
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. В настоящее время идентифицировано порядка 8 миллионов химических соединений и ежегодно синтезируется до полумиллиона соединений. А. Ленинджер полагает, что общее число возможных типов белков составляет 1010-12, а нуклеиновых кислот — 1010.
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»2. 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. Качественно более сложный химический субстрат обладает новым, отличным от физического, способом развития.
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. Т.С. Васильева установила замечательную 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»1.
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.
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.
Отдельный самостоятельно существующий субстрат (химический атом или молекула) не обладает, следовательно, достаточным богатством внутреннего содержания (содержания «в себе») и нуждается в существенном дополнении другим. На уровне химической формы материи отдельный субстрат характеризуется существенной внутренней неполнотой, т. е. недостаточным для самостоятельного развития содержанием.
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. 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.
| Имеет ли развитие направление? |
Закономерный характер химической эволюции. В развитии ХФМ можно выделить целый ряд направлений1. Общим направлением всех линий развития является движение от низшего к высшему, от простого к сложному: от химических элементов к молекулам и их комплексам. В пределах общего направления можно выделить магистральное, т. е. основное направление, с которым связано наибольшее богатство, многообразие химических превращений, и побочные, или тупиковые, ветви развития.
Магистральное направление развития ХФМ связано с углеродом как наиболее сложным и богатым химическим элементом, и другими элементами-органогенами — Н, О, N, S, Ph.
Тупиковые ветви развития существуют благодаря магистрали химической эволюции, поскольку они представляют собой ответвления от нее. В то же время тупиковые направления обусловливают развитие на магистральной линии, создают необходимые для химической эволюции условия. В конечном счете химическая эволюция закономерно приводит к возникновению живой материи.
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»1. Фактически к этой точке зрения подходил и А.И. Опарин, который подчеркивал способность химической материи к саморазвитию.
Вторая точка зрения в различных вариантах обосновывается Д. Кеньоном2 и А. П. Руденко. С позиций концепции «биохимического предопределения» Д. Кеньона каждая ступень химической эволюции в основных чертах предопределена свойствами химических соединений предшествующей ступени химической эволюции и не является случайной по отношению к последней.
В разработанной А.П. Руденко теории саморазвития открытых каталитических систем3 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.
В конкретном химическом аспекте процесс эволюции химической материи и возникновение живой материи описан теорией А.И. Опарина, считающейся наиболее вероятной гипотетической теорией происхождения жизни4. 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».
Однако «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.
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»1. По мнению В.Г. Фесенкова, «во Вселенной органическая жизнь, если она вообще существует, может быть построена только на основе углеводородных соединений»2.
