§ 2. Специфика химического способа развития

Специфически химические субстраты обладают и специфически химическим способом существования, в котором они (субстраты) себя проявляют. Специфическая природа хими­ческой формы материи познается поэтому через изучение хи­мического способа существования.

¹⁶⁷ См : Трифонов Д. Н. Границы и эволюция периодической системы М, 1963, с 161 — 162.

¹⁶⁸ См : Иваненко Д Д Периодическая система химических элементов и атомное ядро — В кн . Дмитрий Иванович Менделеев. Жизнь и труды М, 1957, с. 73

¹⁶⁹ Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т 20, с. 387.

¹⁷⁰ Гегель Г В. Ф. Философия природы, с 305.

52

В основе представления о химическом способе существо­вания лежит понятие химической реакции. Оно прошло в своем развитии ряд этапов. Как было подмечено Б. М. Кедровым, длительное время в химии исследовался субстрат превращений, его состав, свойства, структура, т. е. то, что превращается. В последнее время центр тяжести переместил­ся к исследованию того, как происходят превращения, каков их механизм. Н. М. Эмануэль отмечает, что «начиная с 30 — 40-х годов нашего века, исследования в области кинетики и механизма химических превращений получают колоссальное распространение во всем мире»¹⁷¹. Это подчеркивает и Ю. А. Жданов: «То, что именно механизм химической реакции ока­зался в настоящее время в центре теоретических построений . химии, вряд ли у кого вызывает сомнение» ¹⁷². По его мне­нию, узловым понятием современной химии является понятие переходного состояния, или активированного комплекса. «Ак­тивированный комплекс выступает как центральное, узловое понятие современной теоретической химии, во-первых, пото­му, что обладает всеобщностью: нет межмолекулярного хи­мического процесса, в том числе и каталитического, кото­рый не проходил бы через эту стадию... Во-вторых,... потому, что концентрирует вокруг себя все ее методы, все подходы к решению химических задач — от квантовомеханических до сугубо эмпирических, экспериментальных» ¹⁷³.

Теоретические основы химической кинетики, изучающей закономерности осуществления химических процессов и их механизмы, были заложены Ф. Линдеманом, С. Хиншелвудом, Г. Ф. Эйрингом, Н. Н. Семеновым. С развитием химиче­ской кинетики в химию входит время. Кинетические исследо­вания позволяют развернуть процесс химических превраще­ний во времени, найти количественные закономерности раз­вития химических процессов.

¹⁷¹ Эмануэль Н М. Проблема дифференциации и интеграции в химии на примере развития учения о кинетических процессах. — В кн.: Материа-лы III Всесоюзного совещания по философским проблемам естествозна-ния вып. 2, с. 33.

¹⁷² Жданов Ю. А. Узловое понятие современной теоретической химии,

¹⁷³ Там же, с. 88—89.

Жданов Ю А Материалистическая диалектика и проблема химической эволюции. — В кн. Материалы III Всесоюзного совещания по фило-софским проблемам естествознания, вып. 1, с. 104.

¹⁷⁴ Гегель Г. В. Ф. Философия природы, с. 339.

53

что химические превращения, вместе с тем, заключают в себе момент непрерывности (переходное состояние), возрастаю­щий по мере усложнения химического и подготавливающий метаболизм, который есть «то тут, то там возникающее, но нигде не прекращающееся переходное состояние, система активированных комплексов» ¹⁷⁶.

Переход современной химии от изучения субстрата к соб­ственно процессу есть углубление в сущность химической формы материи как таковой. Изучая, как происходят хими­ческие превращения, химия более глубоко познает то, что превращается. Специфика химической формы материи выра­жена в ее способе существования и не может быть понята иначе как через специфику этого способа существования

В понятии реакции химический способ существования определен применительно к отдельным превращениям. Химиче­ская реакция — это относительно самостоятельное превра­щение, связанное с некоторым конечным числом реагирую­щих субстратов. Поэтому на уровне понятия о реакциях не раскрывается целостная природа и направленность способа существования химической формы материи, что делает необ­ходимым переход к более обобщенным 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 существования рассматри­вать 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 основание для вывода о том, что общим интегральным направлением химических превращений является субстрат­ный синтез.

Применительно к химическому процессу развития в целом ведущим, определяющим служит синтез. Прежде всего, хими­ческие элементы, как исходный уровень развития химиче­ской материи, обладают явно выраженной изначальной тен­денцией к синтезу, к образованию химических связей. Реак­ционная способность есть имманентное «сущностное» свой­ство химических элементов. Неравноценность химического синтеза и распада заключается поэтому в самой природе хи­мических элементов: будучи элементарными и не включая в себя способные к самостоятельному существованию химиче­ские части, элементы «определены» к синтезам. Первоначаль-

¹⁷⁶ Жданов Ю. А. Узловое понятие современной теоретической химии, с 86.

54

ный импульс к химическому субстратному синтезу заложен, таким образом, уже в исходном уровне химической формы материи.

Первичная роль химического синтеза имеет также и свои физические основания в физических свойствах ато­ма как физической системы, т. е. в электромагнитных взаимодействиях, которые «пригнаны» к химическим, и потому преобладающим процессом в «их оказывается притяжение.

С термодинамической точки зрения синтез также являет­ся более вероятным, чем распад. Объединение атомов в мо­лекулы, взаимодействие молекул с образованием более проч­ных связей, сворачивание полимерной цепи в трехмерную конформацию, самосборка субъединиц приводят к состоянию с минимальной свободной энергией, что служит признаком более вероятного процесса. Как отмечает В. А. Энгельгардт, «интеграция всегда идет в направлении уменьшения общей свободной энергии системы»¹⁷⁷. Всем более сложным систе­мам требуется меньше внутренней энергии для сохранения своей целостности. Так, молекула О₂ обладает меньшей внут­ренней энергией, чем два существующих порознь атома О. Уменьшение внутренней энергии стимулирует и образование сложных органических соединений ¹⁷⁸.

Наконец, общий взгляд на химический процесс в целом, идущий от элементов до макромолекулярного комплекса, ле­жащего в основе живого, дает основание признать, что ника­кого равноценного синтезу процесса распада нет. Синтез и распад не уравновешивают друг друга. Тенденция химическо­го к синтезу является абсолютной, а тенденция к распаду—• относительной.

Однако первая тенденция не существует без второй. Син­тез и распад — это противоположности, которые существу­ют лишь в единстве Диссоциация является внутренним усло­вием и подчиненным моментом субстратного синтеза. Во-пер­вых, уже первичный синтез (синтез атомов) включает диссо­циативный момент, состоящий в отрыве электронов от ато­мов. Хотя он по своей природе является физическим, но об­ладает химической значимостью, поскольку служит средст­вом химического взаимодействия. Во-вторых, в процессе хи­мического синтеза создаются такие субстраты, химические

¹⁷⁷ Энгельгардт В. А. О некоторых атрибутах жизни: иерархия, интег­рация, «узнавание» — В кн Философия, естествознание, современность,

¹⁷⁸ См : Седов Е А Вселенная как самоорганизующаяся кибернетиче­ская система. — Журн Всесоюз. хим. о-ва им Д.И. Менделеева, т. 25, 1980, № 4, с. 442.

55

компоненты которых (атомы или атомные группы) сохраня­ют относительную самостоятельность, всегда включая воз­можность диссоциации.

Диалектика синтеза и распада есть частный случай соот­ношения противоположностей. Как известно, диалектика противоположностей была раскрыта К. Марксом во «Введе­нии» «К критике политической экономии» на материале про­изводства и потребления. К. Маркс показал, что производст­во и потребление диалектически тождественны в трех смыс­лах: 1) каждое из них есть непосредственно другое; 2) каж­дое из них опосредствует другое и 3) каждое из них, совер­шаясь, создает себя как, другое ¹⁷⁹. Однако рассматриваемые как деятельность единого субъекта или отдельных индиви­дуумов «они во всяком случае выступают как моменты про­цесса, в котором производство есть действительно исходный пункт, а поэтому также и господствующий момент»¹⁸⁰. То же самое обнаруживается и в соотношении синтеза и распада. Непосредственно синтез есть диссоциация, поскольку он включает в себя диссоциативный момент и создает соедине­ния, способные диссоциировать, а распад непосредственно есть синтез, ибо в процессе его химические субстраты посто­янно производят себя вновь.

Так как в процессе синтеза образуются такие вещества, которые могут подвергаться диссоциации и вновь вступить в соединение, синтез и распад всегда опосредствуют друг друга: без синтеза нет распада, без распада нет синтеза. Высшей формой опосредствования одного другим является диссоциация химических структур, служащая источником энергии для биосинтезов. В организме каждая молекула АТФ много раз в минуту отдает свою энергию, превращаясь в АДФ, и вновь синтезируется в АТФ за счет расходования окисляемого субстрата.

Синтез и распад не только суть непосредственно другое и не только опосредствуют другое, они создают себя как дру­гое. Синтез делает возможным распад, поставляя для него материал (легко диссоциируемые соединения), а распад, разрушая созданные синтезом соединения, делает необходи­мым новый синтез.

Выступая в указанных трех отношениях как тождествен­ные, синтез и распад в то же время не являются равноцен­ными: синтез включает в себя распад в качестве своего внут­реннего момента.

¹⁷⁹ См.: Маркс К, Энгельс Ф. Соч , т. 12, с. 719—720.

¹⁸⁰ Там же, с. 720.

56

Вопрос о сущности химического способа развития не по­лучил еще своего удовлетворительного решения в философ­ской и естественнонаучной литературе и, как нам представ­ляется, еще недостаточно хорошо поставлен. Одной из при­чин этого является, по-видимому, нерешенность до конца во­проса о соотношении движения и развития.

Ранее была высказана идея о том, что сущность химиче­ского способа развития состоит в прямом субстратном синте­зе: высшее, сложное возникает в результате синтеза более простых субстратов¹⁸¹. Простейшей логической формулой субстратного синтеза служит A+B→C. Используя тради­ционную в химии формулу химической реакции, логику суб­стратного синтеза можно выразить также: А + В→АВ.

Субстратный синтез не является исключительным достоя­нием химической формы материи, он существует и в физиче­ской форме материи, где выражен в четырех основных видах, связанных с основными видами физического взаимодействия: гравитационным, слабым, электромагнитным и сильным. Субстратный синтез выступает в качестве общего для физи­ческой и химической форм материи способа развития, обла­дая в них определенными особенностями, обусловленными спецификой этих форм материи.

Физические синтезы суть масс-энергетические синтезы, т. е. синтезы, в которые непосредственно вовлечены масса и энергия как два важнейших свойства физической формы ма­терии.

Химический субстратный синтез — это прежде всего над-массэнергетический синтез, хотя он и происходит посредст­вом и на основе физического (электромагнитного) синтеза, гак как связан 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, или, по выражению Гегеля, синтез «взаимно вдох­новленных тел» ¹⁸².

¹⁸¹ См • Васильева Т С, Орлов В.В. Химическая форма материи химия, жизнь, человек) Пермь, 1983, с 54

¹⁸² Гегель Г. В.Ф. Философия природы, с. 298.

57

Избирательность, присущая химическим синтезам, осно­вана на избирательности физических синтезов. Однако изби­рательность химических синтезов имеет несравненно более развитый характер в силу большего качественного многооб­разия химического по сравнению с физическим. Наивысшей формой химической избирательности является комплементарность, выраженная в структурах биополимеров, в фермент-субстратном комплексе, во взаимодействии антигена и анти­тела, в химической рецепции организма (обоняние, вкус) ¹⁸³.

Химический субстратный синтез отличается от физическо­го также тем, что он включает в себя особый, специфически химический механизм — катализ, т. е. способность ускорения химических превращений. При этом чем сложнее химический субстрат, тем больше его структура соответствует каталити­ческой функции. В химической форме материи, таким обра­зом, возникает своеобразная способность многократного са­моускорения движения и развития.

Можно выделить, очевидно, три основных вида химиче­ского субстратного синтеза: элементарный, каталитический и информационный. Элементарный химический синтез пред­ставляет собой соединение химических субстратов (прежде всего, химических элементов) при отсутствии посредника — катализатора. В этом смысле его можно назвать некаталити­ческим синтезом, т. е. синтезом, при котором активация суб­стратов осуществляется преимущественно путем подачи энер­гии извне.

Каталитический синтез — это соединение химических суб­стратов при участии катализатора, роль которого сводится 1) к инициированию синтеза (доведению энергии исходных связей до значений, при которых создаются условия для его начала), 2) химической и матричной ориентации (канализированию синтеза или выбору строго определенного направле­ния реакции) и 3) рекуперации энергии синтеза (аккумуля­ции ее активным центром катализатора) ¹⁸⁴. Причем для са­мой сложной разновидности каталитического синтеза свой­ственно совмещение функции реагента и катализатора в од­ном субстрате (белке) ¹⁸⁵.

Суть информационного синтеза состоит в том, что он про­исходит не «вслепую», а предопределен информацией, зало­женной в структуре информационных молекул. Функцией пе­реноса информации, согласно Ю. А. Жданову, обладают все органические молекулы, но специализированными носителя-

¹⁸³ См.: Жданов Ю. А. Материалистическая диалектика и проблема хи­мической эволюции, с. 77.

¹⁸⁴ См.: Кузнецов В. И Диалектика развития химии, с 163—167,

¹⁸⁵ См.: там же, с, 190.

58

ми и передатчиками ее являются нуклеиновые кислоты¹⁶⁸. редупликация ДНК, транскрипция (т. е. синтез РНК, ком­плементарной ДНК-матрице), трансформация (или синтез белка) — это наиболее сложные химические субстратные син­тезы, происходящие на основе информационных молекул и строго специфических катализаторов-ферментов.

Связанный с каждой определенной формой материи спо­соб развития является выражением не только сугубо специ­фических ее черт, но и всеобщих свойств материальной суб­станции. Поэтому одной из важнейших задач философского анализа является исследование выражения всеобщих свойств субстанции на каждой ступени развития материи. Материаль­ная субстанция — не косная ,и застывшая, а живая диалекти­ческая основа мира, получающая на каждой ступени своего развития более сложное содержание. Под этим углом зрения должна быть рассмотрена диалектическая сущность химиче­ского способа существования и развития.

Коренная особенность химического субстратного синтеза заключается в том, что переход в новое, высшее качество, новую сущность не может быть реализован отдельным само­стоятельно существующим субстратом. Для такого перехода отдельный 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 не об­ладает, следовательно, достаточным богатством внутреннего содержания (содержания «в себе») и нуждается в значитель­ном дополнении другим. На уровне химической организации материи отдельный субстрат характеризуется внутренней не­полнотой, т. е. недостаточным для самостоятельного перехода в новое, высшее качество содержанием.

С химическим субстратным синтезом связан особый спо­соб количественных изменений и перехода количества в ка­чество. Поскольку прямой субстратный синтез представляет собой интеграцию относительно дискретных субстратов, ос­новной способ количественных изменений имеет не постепен­ный, поступенчатый, а в известном смысле разовый, дискрет­ный характер: происходит прибавление определенного коли­чества, определенных «квантов» количества (группы СН₂ в гомологическом ряду метана, мономера в димере и т. д.). В химических превращениях наблюдается и относительная по­степенность количественных изменений, однако главное ко­личество изменяется дискретно.

¹⁸⁶ См.. Жданов Ю. А. Теория отражения и современная химия, с. 538.

59

Отсюда вытекает существенная особенность перехода ко­личества в качество в химическом субстратном синтезе — ка­чественные изменения происходят одновременно с разовым количественным изменением. Присоединение к молекуле ме­тана группы СН₂ есть одновременно переход в новое качест­во — молекулу этана, прибавление к последней такой же группы ведет к образованию молекулы пропана и т. д.

По мере усложнения химического, все большего развития ею в направлении к живому, возникает и усиливается посте­пенность количественных изменений. Каждое отдельное из­менение происходит дискретно, но для перехода в новое ка­чество необходимы постепенные (ступенчатые) количествен­ные прибавления (молекула полимера может содержать де­сятки и тысячи мономерных звеньев).

Любопытно, что в химической форме материи возникает своего рода индивидуальное развитие. Химический элемент сам по себе, вне реакционной системы, обладает неразверну­тыми, «дремлющими» способностями. Его свойства начинают проявляться только в субстратных синтезах. Причем в каж­дой отдельной реакции элемент проявляет те свойства, кото­рые обусловлены природой сореагента. Полнота содержания химического элемента выражается во всей совокупности син­тезов со сродственными веществами. Актуализация внутрен­них потенций элемента — это превращение возможности в действительность, которая, как таковая, всегда многообраз­нее, сложнее возможностей.

Возможность имеет обобщенный характер, а действитель­ность является единством единичного, особенного и общего, она включает содержание, которого в готовом виде в возмож­ности не существовало. Поэтому переход содержания из не­развернутого в максимально развернутое состояние представ­ляет собой развитие, своего рода прообраз онтогенеза. Поня­тие индивидуального развития может быть применимо в хи­мии не только к химическому элементу, но и к другим хими­ческим составляющим (иону, радикалу, молекуле и т. д.), поскольку каждое из них, включаясь в состав более сложно­го химического субстрата, сохраняет некоторою индивидуаль­ность и получает в нем условия для дальнейшего развития своих внутренних потенций. Что касается молекул, из кото­рых построены организмы, то при изучении их, как отмеча­ет Дж. Бернал, необходимо различать как онтогенетический, так и филогенетический аспекты проблемы ¹⁸⁷.

Несравненно более сложный и развернутый характер ин­дивидуальное развитие приобретает на уровне биологической

¹⁸⁷ См.: Бернал Дж. Биохимическая эволюция — В кн : Горизонты био­химии М., 1964, с 22.

60

формы материи, где в онтогенезе повторяются исторические этапы развития живых форм. В человеческом обществе оно поднимается на следующую, качественно более сложную сту­пень, становясь весьма существенным элементом развития че­ловеческой истории. Общество связано с максимальным раз­витием индивидуальности, обусловливающей особое место человеческой личности в социальной жизни. Таким образом, можно проследить единую линию развития индивидуальности, начиная с химической (точнее, в известных нам пределах с физической формы материи) и кончая человеческой лично­стью. Эта линия связана с качественным усложнением, ро­стом богатства содержания процесса индивидуального раз­вития.

Химический субстратный синтез является высшей и пре­дельной формой субстратного синтеза в природе. Как способ развития, он связан с относительно простыми субстратами и с определенного уровня сложности становится невозможным. Это объясняется, очевидно, уже тем, что более сложные, чем химические, субстраты обладают большей автономностью и не могут объединяться, не разрушаясь.

Развитие химической формы материи характеризуется дальнейшим процессом субстанциализации, заключающейся в обогащении внутреннего содержания отдельного химическо­го субстрата как «субъекта изменения» (К. Маркс), в росте его относительной самостоятельности (автономности), инди­видуализации, повышении его роли в развитии химической формы материи как целого. В отличие от низкомолекулярных соединений, где субстраты взаимодействуют как равноправ­ные (водород и кислород, кислота и основание участвуют в синтезах на паритетных началах) и трансформируются в со­вершенно новые соединения, высокомолекулярные соединения характеризуются большей значимостью одного субстрата (в особенности углерода), на основе которого возникает цепь, и способностью изменять свою природу, сохраняя себя. Послед­нее означает не отсутствие всякой реакции на внешнее воз­действие, а изменение с сохранением своей индивидуальности. «Фактически, — отмечает Ю. А. Жданов, — здесь речь идет о становлении устойчивой индивидуальности, способной сохра­нить себя в ходе химических превращений» ¹⁸⁸. Однако хими­ческое не может обладать способностью самосохранения, так как для перехода в новое качественное состояние химическое образование нуждается в другом как более или менее рав­ном себе.

¹⁸⁸ Жданов Ю.А. Материалистическая диалектика и проблема хими­ческой эволюции, с 76,

61