§ 3. Направленность химической эволюции и периодический закон

Имеет ли направленность химической эволюции помоло­гический характер? Насколько нам известно, проблема на­правленности развития химического в этом аспекте в фило­софской и естественнонаучной литературе специально не ис­следовалась.

²⁶⁸ Кеньон Д., Стейнман Г. Биохимическое предопределение, с. 311,

104

авторы не идут. Они не рассматривают, какими химически­ми законами определяется направленность, в какой мере она объясняется ими и т. д.

По мнению Б. М. Кедрова, эволюционным содержанием обладает основной закон химии — периодический закон, вскрывающий общий ход развития химических элементов. «Объективно периодический закон, — пишет он, — является законом развития материи в области неорганической приро­ды. В своей современной трактовке он свидетельствует, что каждый химический элемент не является независимым, слу­чайным образованием, а представляет собой закономерную ступень в развитии вещества» ²⁶⁹. Эту точку зрения разделя­ет Ю. А. Жданов. «...Открытие радиоактивности,— отмечает он,— коренным образом изменило понимание периодическо­го закона, вскрыв его внутреннюю эволюционную приро­ду» ²⁷⁰.

Периодический закон получил глубокую разработку в ис­следованиях Б. М. Кедрова, Д. Н. Трифонова, Ю. А. Ждано­ва, В. И. Спицина²⁷¹. В них анализируется история откры­тия закона, его различные трактовки (закон строения атома, закон причинно-следственной зависимости), рассматривается изменение характера и прогностических возможностей зако­на по мере проникновения в сложную структуру атома, исто­рический характер и зависимость действия периодического закона от определенных условий, отражение в нем основных законов диалектики. Однако специального анализа эволю­ционного содержания периодического закона указанные ав­торы не дают.

На наш взгляд, при исследовании периодического закона как закона развития необходимо учитывать прежде всего то, что он включает в себя физический и химический уровни (место элемента в химическом мире имеет физический при­знак— заряд ядра или электронную конфигурацию атома), которые определенным образом взаимосвязаны и взаимосо­гласованы в нем. Изменчивый характер согласованности этих уровней обусловливает своеобразную неравномерность

²⁶⁹ Кедров Б. М. Энгельс о развитии химии, с 371

²⁷⁰ Жданов Ю. А Материалистическая диалектика и проблема хими­ческой эволюции, с. 62

²⁷¹ Кедров Б. М. Три аспекта атомистики. III. Закон Менделеева (логи­ко-исторический аспект). М, 1969; его же Микроанатомия великого откры­тия (к 100-летию закона Менделеева) М, 1970; Кедров Б.М., Трифонов Д.Н. Закон периодичности и химические элементы. Открытие и хроноло­гия. М., 1969; Жданов Ю.А. Материалистическая диалектика и проблема химической эволюции; Спицин В.И.

105

действия периодического закона в различных периодах си­стемы элементов. Как известно, периодичность имеет наи­большую выраженность в малых периодах, где строение электронных оболочек химических элементов полностью со­ответствует их строению по «идеальной» схеме, находящейся в соответствии только с принципом Паули. В больших перио­дах периодичность ослабевает, поскольку у элементов «ин­терпериодических» групп (лантаноидов, актиноидов) запол­нение последующей электронной оболочки начинается рань­ше, чем заполнится до полной емкости предшествующая обо­лочка. Отставание в заполнении электронных оболочек ведет к расхождению между «обычной», менделеевской, периоди­ческой системой и «идеальной», которая оказывается значи­тельно проще «обычной». Такой порядок заполнения, очевид­но, связан с тем, что по мере накопления в атомах все боль­шего числа электронов происходит расщепление электронных уровней, перекрывание одного состояния другим. Это ведет, по определению Д. Н. Трифонова, к «размыванию пе­риодичности», ее вырождению²⁷². Следовательно, логика масс-энергетических изменений не совпадает полностью с ло­гикой химических изменений. Чрезмерное усложнение физи­ческого приводит к упрощению и вырождению химического. Поэтому необходимо различать линии усложнения физиче­ского (атомов как физических образований) и химического (элементов). Как уже отмечалось, в отличие от ядер атомов химические элементы нельзя расположить по степени хими­ческой сложности в порядке последовательного возрастания атомного номера от 1 до 105 и далее. Значит, утверждение о том, что периодический закон есть закон развития элемен­тов, нуждается в уточнении.

Со своей физической стороны периодический закон, без­условно, высылает как закон развития элементов, поскольку последние возникают в процессе ядерного синтеза и различаются по степени физической сложности. Последователь­ность ядер атомов имплицитно содержится (предопределя­ется) в физической основе периодического закона. Увеличе­ние заряда ядра — это признак, указывающий на переход от простого к сложному.

При оценке эволюционного содержания того или иного закона важно выяснить, насколько этот закон является про­двигающим, т. е. определяющим сам процесс развития, ус­ложнения объектов, а не фиксирующим только его (разви­тия) результат. Понятие о «продвигающей» силе было вве­дено в последние десятилетия в теоретическую биологию для описания степени активности различных факторов эволю-

²⁷² См.: Трифонов Д Н. Эволюция учения о периодичности, с. 262.

106

црш («продвигающий отбор»). Законы диалектики, посколь­ку они детерминируют процесс развития (усложнения), без­условно, являются продвигающими. Что касается известных в настоящее время законов частных наук, то вполне возмож­но, что они имеют иной характер, т. е. не являются непосред­ственно законами развития. Понятие развития в полном объ­еме применимо только к миру как целому. Конкретные про­явления развития в конечных областях реального мира (фи­зической, химической и т. д.) не позволяют выявить разви­тие во всей его полноте и всеобщности. Поэтому можно вы­сказать предположение, что законы развития частных обла­стей действительности (физической, химической и т. д.) име­ют иной характер, чем всеобщие законы развития, фиксируемые диалектикой. Если законы диалектики являются не­посредственно законами развития, определяющими смену ступеней развития, то законы частных областей, возможно, не являются непосредственно продвигающими законами, од­нако они имеют скрытое эволюционное содержание.

По-видимому, не случайно то, что ни одна из естествен­ных наук до сих пор не знает законов развития в том смы­сле, в каком мы говорим о законах развития в диалектике. Однако это ни в коей мере не означает, что развитие физи­ческой, химической и других форм материи не детерминиру­ется законами этих областей. Возможно, что все, или по крайней мере основные, законы той или иной формы мате­рии в различной степени являются продвигающими, облада­ют эволюционным содержанием, хотя непосредственно не вы­ступают законами развития.

В силу сказанного, периодический закон с его физической стороны должен быть признан «продвигающим», поскольку периодичность связана с самим процессом синтеза атомных ядер. Однако продвигающая сила периодического закона ог­раничена, ибо ядерный синтез определяется в первую оче­редь другими законами, изучаемыми ядерной физикой.

Поскольку эволюция ядер атомов не является собственно химической эволюцией, необходимо далее выяснить, играет ли периодический закон продвигающую роль в собственно химической эволюции? Насколько нам известно, эта пробле­ма еще не обсуждалась в философской и естественнонаучной литературе, что, очевидно, объясняется недостаточностью развития эволюционных идей в химии.

Анализ эволюционного содержания периодического зако­на представляет собой сложную теоретическую проблему. Эта сложность связана прежде всего с тем, что в своей общей формулировке, в своем непосредственном общем смысле. Этот закон вообще не является эволюционным, ибо в нем нет

107

Явного указания на связь периодического изменения химиче­ских свойств с процессом развития, с усложнением химиче­ских элементов.

Вместе с тем, статус периодического закона как основно­го закона химических элементов заставляет думать, что этот закон должен играть существенную эволюционную роль. Про­тиворечие между непосредственным смыслом периодического закона и его «долженствующей быть» эволюционной ролью может быть разрешено, если признать, что действительное содержание периодического закона (как и любых других за­конов науки вообще) не исчерпывается непосредственным содержанием, выраженным в общей формулировке закона (которая нередко принимается за полное воплощение содер­жания закона). Закон науки является сложным многоуров­невым теоретическим образованием, которое выражено в об­щей формулировке закона в некотором абстрактном прибли­жении. Полное теоретическое описание закона дается лишь в его развернутой теоретической интерпретации.

В.Н. Головановым справедливо было отмечено, что со держание закона науки с достаточной полнотой раскрывает­ся лишь тогда, когда закон рассматривается как составной элемент теории. Взятый как таковой закон на выражает спе­цифики предметов, входящих в сферу его действия, однако в рамках целостной теории закон способен «схватить» эту специфику²⁷³.

По мнению В. В. Орлова, решающим в раскрытии действительного содержания закона является подход к нему как к части сущности, к существенному элементу сущности²⁷⁴. Как известно, сущность предмета есть единство множества мо­ментов, включая ряд законов. Полное содержание и значение закона поэтому не может быть понято вне целостной сущности предмета. Только с позиций этой сущности закон может быть адекватно интерпретирован. Важнейшим момен­том интерпретации периодического закона служит периоди­ческая система, в которой понятие «места элемента» напол­няется более конкретным содержанием. Это позволяет углу­бить само понимание закона.

Общая формулировка закона, являясь весьма важным обобщающим моментом закона науки как сложного мысли­тельного образования, выражает лишь абстрактно-всеобщее содержание закона, скрывая его внутреннее живое, «пульси­рующее» содержание.

²⁷³ См.: Голованов В. Н. Законы в системе научного знания. М, 1970, с. 174

²⁷⁴ См : Васильева Т. С., Орлов В.В. Химическая форма материи, с. 103.

108

Общая формулировка периодического закона фиксирует лишь непосредственное его содержание — функциональную периодическую зависимость свойств химических элементов от их места в системе элементов. Эволюционное содержание периодического закона может быть обнаружено только при учете включенности этой периодической зависимости в об­щий процесс химической эволюции элементов и их соедине­ний. Вопрос об эволюционном содержании периодического закона, таким образом, оказывается необходимо связанным с вопросом об отношении его к химическим элементам как к особенным. Детерминирует ли периодический за кои химиче­ские элементы как особенные или является безразличным к ним?

Вопрос о детерминации законами не только общего, но и особенного относится к числу малоразработанных проблем философии и естествознания. Существует мнение, что закон выражает всеобщее для той или иной области действитель­ности. Это означает, что закон детерминирует лишь общее, повторяющееся в вещах. Однако, если закон отражает толь­ко общие черты предметов, а развитие «по определению» за­ключается в порождении многообразия особенного, понятие закона оказывается чуждым идее развития, поскольку оно фиксирует только повторение одних и тех же общих черт, а не возникновение нового. Значит, понятый лишь на уровне своего непосредственного, абстрактно-всеобщего содержания закон оказывается несовместимым с идеей развития. Как справедливо замечает В. В. Орлов, понятие закона включа­ет в себя идею развития лишь в том случае, если в него вво­дится особенное, или, иначе, если закон трактуется как един­ство всеобщего и особенного²⁷⁵.

В своей общей формулировке периодический закон явно •выступает как закон, выражающий лишь общее — периоди­ческую зависимость свойств элементов вообще от их места в системе элементов. В этом аспекте закон оказывается без­различной к индивидуальности химических элементов абст­рактной общностью.

Развернутая интерпретация периодического закона вно­сит существенные коррективы и дополнения к его общему определению, трактуя периодический закон не как абстракт­ную общность, по отношению к которой все химические эле­менты и периоды равны и однородны, а как общее, порож­дающее закономерное многообразие особенного — качествен­но различных элементов и их периодов. В глубинном содер­жании периодического закона отражена качественная неод-

²⁷⁵ См. Васильева Т. С., Орлов В.В. Химическая форма материи, С. 104.

109

породность химических элементов, их неодинаковая значи­мость в химическом мире и его эволюции. Развернутая ин­терпретация периодического закона, таким образом, с необ­ходимостью включает в себя указание на существование за­кономерной последовательности различных особенных.

Идея качественной неоднородности химических элементов и периодов имплицитно заложена в идее периодичности свойств химических элементов, поскольку периодическое по­вторение химических свойств, не связанное с последователь­ным развертыванием качественно различных элементов и их периодов, означало бы простое повторение одних и тех же химических элементов, что делало бы идею периодического закона бессмысленной.

Д. И. Менделеев, как известно, различал общие свойства элементов (например, способность давать известные формы окисления) и индивидуальные²⁷⁵. При этом он считал, что индивидуальность элемента яснее выражена в низшей форме окисления, а при переходе к высшей теряется, так как при­сутствие большей относительной массы кислорода влияет на свойства образующегося окисла. В соответствии с этим выделяют различные варианты периодической системы: короткий, раскрывающий общие свойства элементов, и длинные, учитывающие их индивидуальные свойства ²⁷⁷.

Содержит ли периодический закон указание на то, что особенные (химические элементы) различаются по сложно­сти? Или же следует признать, что рассматриваемый закон не включает в себя признака «сложности» как универсальной характеристики химических объектов?

Как уже отмечалось, со своей физической стороны пери­одический закон несомненно включает идею развития как усложнения, движения от простого к сложному. Значительно большие трудности представляет решение вопроса о том, как периодический закон фиксирует химическую сложность, не­однородность химических элементов по сложности.

Включенность особенного в содержание периодического закона выражается прежде всего в том, что закон действует в различных периодах неравномерно: с наибольшей силой он выражен в малых периодах, а в седьмом периоде происходит «размывание», вырождение периодичности. При этом не слу­чайно то, что наиболее сложные и перспективные элементы-органогены находятся именно в тех периодах, где периодиче­ский закон действует с наибольшей силой.

Детерминация особенного выражается, далее, в качест-

²⁷⁶ См : Менделеев Д. И. Периодический закон, с. 159.

²⁷⁷ См.: Макареня А.А. Д.И. Менделеев и физико-химические науки М., 1982, с. 143.

110

венной неоднородности химических элементов, связанной с их различной сложностью и, значит, различной ролью в хи­мическом мире и его эволюции. Разнородность химических элементов обусловлена их местом в системе элементов и, сле­довательно, в определенной мере контролируется действием периодического закона. «Место» элемента — это не формаль­ный, а содержательный признак, указывающий на качествен­ную специфичность и, соответственно, на определенный уро­вень сложности элемента. Это обстоятельство отмечал еще Д. И. Менделеев, характеризовавший углерод как резко от­личный по своим основным свойствам от других элементов²⁷⁸, как обладающий такой способностью к усложнению, какая «ни ib одном из элементов... не развита в такой мере»²⁷⁹.

Б. М. Кедров считает, что в признаке «место» находит выражение природа элемента, его взаимосвязь с другими элементами²⁸⁰.

Детерминируя в определенной мере своеобразие углерода как химически наиболее сложного элемента, обладающего наибольшим эволюционным потенциалом, периодический за­кон в определенной мере детерминирует, следовательно, 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 можно заключить, что основные этапы химической эволюции обусловливаются этим законом и в известной ме­ре содержатся в нем, предопределяются им.

Таким образом, в периодическом законе заложена направ­ленность развития химической формы материи на живое. Развитие химической материи имеет неоднородный характер, ибо не охватывает все элементы в ровной мере, а выражает­ся прежде всего в среде элементов-органогенов, с которыми связана магистральная линия химического, ведущая к живо­му. Существование всех остальных направлений обусловлено развитием на магистрали.

В этой связи большой теоретический интерес имеет выска­занное Ф. Энгельсом представление о диалектической приро­де начала живой материи, которое содержит в себе как бы в свернутом виде бесконечный ряд живых существ. «...В впер­вые возникшем комочке белка, — пишет он, — заключается, как в зародыше, «в себе» [«an sich»], весь бесконечный ряд

²⁷⁸ См.: Менделеев Д. И. Основы химии, т. 1, с. 255.

²⁷⁹ Менделеев Д. И. Периодический закон, с. 169.

²⁸⁰ См.: Кедров Б. М. Энгельс о развитии химии, с. 366.

111

более высоко развитых организмов»²⁸¹. Перефразируя это по­ложение Энгельса, можно сказать, что если дан углерод, то дан «весь ряд» ступеней развития, вплоть до жизни. Углерод обладает таким потенциальным содержанием, которое, реа­лизуясь в процессе химической эволюции, закономерно при­водит к возникновению живого. Данность «всего ряда» ни в коей мере не означает, что все можно «априорно» вывести из периодического закона. Из него выводится лишь способность углерода образовывать соединения с практически любым чи­слом атомов в цепи, в которой может быть любое число кратных связей и в любом сочетании, направленность разви­тия от низшего к высшему.

Вывод о данности «всего ряда» в углероде основывается на единстве «априорного» и «апостериорного» подходов. На­правленность развития химического на живое «априорна» в том смысле, что она возникает вместе с углеродом и пред­шествует последующему эволюционному процессу. Как пока­зали опыты по биогенезу, направленность химической эволю­ции на живое заложена в свойствах элементов-органогенов. По Д. Кеньоону и Г. Стейнману, «происхождение самой жиз­ни можно рассматривать как последовательность вероятных реакций, обусловленную свойствами, внутренне присущими самим примитивным реагентам в первобытных условиях»²⁸². На более высоких ступенях эволюции вследствие постоянно­го развития химического направленность имеет опосредован­ный предшествующей эволюцией характер и выступает как единство «априорного» и «апостериорного». Так, возникнове­ние мономеров (аминокислот, нуклеотидов и т. д.) обуслов­лено не только свойствами элементов-органогенов, но и свой­ствами образуемых ими соединений, в частности, существо­ванием в формальдегиде и цианистом водороде двойной и тройной связи при атоме углерода. Образование полимеров также определяется свойствами элементов, входящих в моно­меры, и наличием в них определенных функциональных групп (карбоксильной и аминной — в аминокислотах, фосфат ной и гидроксильной — в нуклеотидах).

Включенность особенного в содержание объективного за кона отнюдь не означает, что содержание особенного полно­стью включено в закон. Способ включения особенного >в за­кон не получил еще достаточного исследования в философской литературе. Характеризуя этот способ в некотором при­ближении, можно сказать, что особенное частично входит в закон, выражено в нем в виде тенденции. Так, периодическим законом нельзя исчерпывающе объяснить всю совокупность

²⁸¹ Маркс К., Энгельс Ф Соч., т. 20, с 617.

²⁸² Кеньон Д., Стейнман Г. Биохимическое предопределение, с. 257.

112

свойств элемента, его своеобразие. Ф. Энгельс, отмечая успе­хи химии в объяснении химических и физических свойств из отношения атомных объектов к атомным весам, указывал, что «...ни один химик не решится утверждать, что все свойст­ва какого-нибудь элемента исчерпывающим образом выра­жаются его положением на кривой Лотара Мейера, что этим одним можно будет когда-нибудь объяснить, например, свое­образные свойства углерода, которые делают его главным носителем органической жизни...»²⁸³.

Идея включенности особенного в закон является теорети­чески необходимой, ибо в противном случае закон, как абст­рактно-всеобщее, оказывается изолированным от особенного. Действительная диалектическая связь всеобщего и особенно­го, затона и особенного раскрывается только в том случае, если теоретически будет представлено, что каждое из них включает в себя (частично, в виде тенденции) «свое другое». «Чисто всеобщее», «не замутненное» особенным — это мерт­вая, неподвижная, абстрактная всеобщность, чуждая диалек­тическому процессу развития.

Направленность химической эволюции от простого к сложному, в конечном счете — от элементарного уровня до возникновения живой материи, в своем полном виде выраже­на только в целостной сущности химической формы материи, в сущностной тенденции химического к усложнению, к суб­стратным синтезам. Ни один из химических законов, вклю­чая периодический зако«, не выражает эту тенденцию в ее полном объеме. Каждый химический закон содержит в себе какую-то сторону направленности химического развития. По­этому было бы ошибкой пытаться вывести направленность химического развития от низшего к высшему только из пери­одического закона.

Эволюционное содержание закона заключается, очевидно, в том, что, определяя периодическое повторение свойств в качественно разнородных, различных по сложности и эво­люционному потенциалу химических элементах, периодиче­ский закон выступает в качестве «продвигающего» фактора развития.

В силу сказанного периодический закон не может рас­сматриваться в качестве единственного продвигающего фак­тора развития, и поэтому становится необходимым поиск других законов развития химического. Значительный шаг в этом направлении предпринят А. П. Руденко, сформулировав­шим в качестве основного закона химической эволюции за­кон наибольшей скорости и вероятности осуществления наи-

²³³ Маркс К., Энгельс Ф. Соч , т. 20, с. 568.

113

более прогрессивных путей развития открытых каталитиче­ских систем²⁸⁴. По его мнению, основной закон проявляется при выполнении четырех феноменологических принципов раз­вития (вероятностного, каталитического, термодинамическо­го и информационного) и определяет «направленность хими­ческой эволюции, ее причину, механизм действия естествен­ного отбора по величине абсолютной каталитической актив­ности и эволюционных характеристик, включающих ее зна­чения»²⁸⁵. Согласно закону с наибольшей вероятностью и скоростью осуществляются те пути эволюции, где происхо­дит максимальное увеличение абсолютной каталитической активности и других эволюционных характеристик²⁸⁶.

Попытка А. П. Руденко выяснить, почему химическая эво­люция направлена от простого к сложному, на наш взгляд, заслуживает весьма высокой оценки. Однако, нам представтяется, что А. П. Руденко сужает рамки химической эволю­ции, сводя ее к саморазвитию открытых каталитических си­стем. Химическая эволюция есть процесс развития химиче­ской формы материи как целого и, следовательно, охватыва­ет собой все химические процессы и системы, в том числе и те, которые сами по себе не способны к самостоятельном) эволюционированию.

Поскольку сформулированный А. П. Руденко закон действует не на всех, а только на высших ступенях химической эволюции, он, очевидно, не может быть основным законом химической эволюции Более тою. остается поясным, явля­ется ли этот закон продвигающим со своей химической сто­роны. А. П. Руденко раскрывает продвигающий характер за­кона, по существу, только с физической стороны. Он пишет: «Движущая сила химической эволюции имеет энергетиче­скую природу»²⁸⁷, ибо ей является «тенденция к самопроиз­вольному росту рассеивания свободной энергии базисной ре­акции в ходе обмена веществ и энергии эволюционирующей системы с окружающей средой-⁸⁸. Однако собственно хими­ческая эволюция происходит прежде всего на основе хими­ческих, а не физических законов. Поэтому данный закон не может, по-видимому, рассматриваться в качестве закона, детерминирующего собственно химический процесс усложнения.

²⁸⁴ См Руденко А.П. Теория саморазвития открытых каталитических систем, с 92

²⁸⁵ Руденко А.П. Эволюционная химия и естественно-исторический подход к проблеме происхождения жизни —Журн Всесоюз хим о-ва им. Д.И. Менделеева, 1980, т 25 № 4 с 397

²⁸⁶ Там же.

²⁸⁷ Руденко А. П. Эволюционная химия и естественно-исторический подход к проблеме происхождения жлзни, с 339.

²⁸⁸ Там же.

114