Чтение онлайн

Представление о единстве процесса и структуры получает дальнейшее развитие при исследовании неравновесных систем. Здесь наряду с температурой, давлением и другими внешними условиями выступает время. Эта область химии названа химической кинетикой. Она также тесно связана со статистической теорией строения материи. В основе химической кинетики лежит представление о механизме процесса, который описывается с помощью переходных состояний вещества, возникающих в момент превращения. В частности, в молекулярных системах это будут так называемые переходные комплексы — неустойчивые образования, появляющиеся в момент встречи молекул и существующие очень короткое время. Природа этих специфических форм интенсивно изучается. По существу переходные комплексы можно назвать особым состоянием материи. Современная теория опирается на методы квантовой химии и позволяет рассчитывать структуры многих переходных комплексов, что имеет большое значение для предсказания хода химических реакций.

В состав переходного комплекса входят не только реагирующие вещества, но и среда превращения (растворитель) и те, порой очень незначительные, примеси, которые ускоряют или замедляют процесс (ингибиторы и катализаторы). Структура переходного комплекса во многом отличается от структуры обычных молекул, поскольку здесь атомы проявляют необычные валентности. В переходном комплексе могут находиться также ненасыщенные связи и заряды. В целом в переходном комплексе осуществляется высшее единство структуры и процесса как в пространственном, так и во временном планах [91] .

Рассмотрим теперь вопрос о месте химической формы движения материи среди других ее форм. Как известно, Ф. Энгельс генетически связывал химическую форму движения материи с физической. На уровне движения атомных и субатомных частиц появляются первые признаки химического взаимодействия, которое, развиваясь далее, создает макроскопические тела. Здесь физическая форма движения не исчезает, поскольку между макроскопическими телами происходят и физические взаимодействия (например, трение, удар, гравитационное воздействие). Таким образом, на этой стадии химическая форма движения сосуществует с физической. Наконец, на определенном этапе развития химическое движение порождает новую форму движения материи — жизнь.

Проследим более подробно ступени эволюции материи, связанные с появлением химизма, или «химической формы организации вещества» [92] . Эволюция вещества начинается в момент начала расширения Вселенной со стадии элементарных частиц. Химическая организация вещества появляется лишь после того, как плазма атомных ядер и электронов попадает в такие условия, при которых кинетическая энергия сталкивающихся ядер уже не способна преодолеть барьер отталкивания. В этом случае при столкновении ядер происходит не их слияние, а возникновение многоядерной системы, окруженной электронной оболочкой. Такая система при отсутствии сильно ускоряющихся магнитных полей и излучений становится устойчивой при температуре около 10 тыс. градусов. Она является верхней температурной границей химизма. Возникающие при этом двухъядерные, а частично и многоядерные молекулы образуют первые химические соединения (СО, СН, НО, SiO), присутствующие в периферийных частях звезд, туманностях и других космических объектах.

Следующей стадией эволюции вещества считается образование твердых тел, которое происходит при понижении температуры ниже 3–4 тыс. градусов. Образующиеся мелкие твердые частицы космической пыли постепенно объединяются в крупные тела, создавая объекты типа протопланет. Вещество этих тел еще не обладает свойствами веществ известных нам планет и содержит в себе ряд соединений, способных вступать в химическое взаимодействие. На этой стадии происходит своеобразное расхождение путей развития вещества. В тяжелых планетах, удаленных от Солнца, происходит образование форм вещества особой природы, которая пока еще мало изучена. Речь идет о специфических и сильно реагирующих химических системах, которые существуют сейчас на таких планетах, как Юпитер или Сатурн. Возможно, что наличие на этих планетах большого количества газов при низких температурах вызывает образование разнообразных форм взаимодействия свободных радикалов, несвойственных земным условиям.

По-иному развивается вещество в планетах земной группы. Здесь происходит формирование центрального тяжелого ядра, состоящего из металлов и их карбидов, и мощной мантии из силикатов и окислов легких металлов. В этой верхней зоне и локализуются дальнейшие процессы, связанные с эволюцией вещества. Решающую роль при этом играет процесс выделения газов, образующих атмосферу. При относительно высокой температуре (условия Венеры) газы (углекислота, аммиак, серный ангидрид) целиком переходят в атмосферу, обусловливая очень большую ее плотность. При низких температурах создаются условия для значительного поглощения газов твердой поверхностью, что приводит к сильно разреженной атмосфере (таковы условия на Марсе).

Оба эти направления эволюции вещества являются, по-видимому, относительно тупиковыми. Только на Земле возникают такие оптимальные условия, когда в атмосферу переходит некоторое количество газов и, что особенно важно, вода частично находится в воздухе, а частично в жидком состоянии — в гидросфере (Мировой океан). Здесь получает развитие новая, биогенная стадия эволюции вещества.

Растворенные в воде вещества сочетают в себе в оптимальном варианте структурное разнообразие твердого вещества с активностью газов. Действительно, газы обладают реакционноспособными частицами, поскольку двигаются и взаимно сталкиваются. Вместе с тем в газах благодаря их реакционной способности не могут сохраняться образования сколько-нибудь сложной структуры. Последние легко образуются в твердых телах, однако здесь их реакционная способность сравнительно мала. Водные же растворы за счет образования оболочек из молекул воды как бы стабилизируют достаточно сложные структуры. Вместе с тем, находясь в воде в виде раствора, они приобретают достаточную подвижность, а следовательно, и реакционную способность. С этим связана исключительная роль гидросферы (или Мирового океана) в эволюции вещества. Только в водных растворах подвижные небольшие молекулы атмосферного углекислого газа, аммиака, циана могли объединиться и дать частицы аминокислот, которые в свою очередь образовали цепочку белковых молекул.

Возможно, что окончательное формирование длинных цепей молекул проходило не в жидкой среде, а в адсорбированных слоях на поверхности, омываемой водой (отмели, неглубокие водоемы). В этих условиях могли образоваться вещества, способные в дальнейшем послужить материальной основой для возникновения жизни, которая образует верхнюю структурную границу химической формы организации вещества. Такой в самых общих чертах можно представить эволюцию вещества от ионизированной плазмы до первых организмов. Продолжая существовать и далее, она вместе с тем служит основой следующей форме движения материи — жизни. Из сказанного следует, что данный путь эволюции не единственный. Он тесно связан с условиями, возникшими на Земле, и в конечном счете приводит к образованию биосферы, которая в свою очередь служит материальной основой для возникновения человека.

Условия развития человеческой цивилизации, как это стало очевидно сейчас, сильно влияют на эволюцию вещества на Земле. Это сказывается не только на биосфере, но и на составе гидроатмосферы. Например, процесс загрязнения Мирового океана и изменение состава атмосферы путем увеличения количества углекислого газа являются естественными следствиями развития человеческой цивилизации, могут рассматриваться и как продолжение химической эволюции Земли. Современная химия обладает достаточными знаниями для того, чтобы противопоставить стихийному процессу такой эволюции сознательную деятельность человека по сохранению окружающей среды.

Астрономия была одной из тех наук о природе, которые в период возникновения диалектического материализма подтвердили его выводы о характере развития природы во времени. В связи с этим Ф. Энгельс отмечал, что после появления космогонической гипотезы Канта «Земля и вся солнечная система предстали как нечто ставшее во времени» и начало зарождаться понимание того, что «природа не просто существует, а находится в процессе становления и исчезновения» [93] . Однако показать диалектику развития астрономических объектов во Вселенной даже в астрономии XX в. — задача не из легких: многие особенности в развитии объектов во Вселенной еще не выяснены наукой.

Вместе с тем наблюдательная и теоретическая астрономия XX в. уже располагают обширным материалом, относящимся к образованию, структуре и эволюции отдельных ее объектов; опираясь на диалектику, можно вскрыть некоторые основные черты, моменты, заметить тенденции и определенные закономерности в образовании и эволюции планетной системы, а также в возникновении и развитии галактик.

В процессе астрономического познания человек никогда не имеет дела со всей бесконечной Вселенной, а лишь с более или менее ограниченной ее частью — астрономическим объектом (объектами). Материальный объект здесь является «клеточкой», исходным пунктом астрономического и философского исследования. Философия исследует астрономические объекты в их развитии с целью выделения в них универсальных характеристик, в то время как астрономия рассматривает с точки зрения особенного содержания, их специфических черт. В этом состоит объективная основа взаимосвязи философии и астрономии, хотя конкретный механизм их взаимодействия нуждается в дальнейшем анализе.