Ббк я 19-6 [Жданов] ж 42



жүктеу 5.04 Mb.
бет7/25
Дата03.04.2019
өлшемі5.04 Mb.
түріКнига
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25

Литература

1. Бутлеров A.M. Соч. Т. 3. М., 1958. С. 96.

2. Вудворд Р. Перспективы развития органической химии. М., 1959. С. 121.

3. Eliel Е. Stereochemistry of Carbon Compounds. 1962. P. 297.

4. Schleyer P. von // J. Am. Chem. Soc. 1957. Vol. 79. P. 3292.

5. Bartlett P. et al. // Ibid. 1950. Vol. 72. P. 1003.

6. Wittig D., Benz E. // Angew. Chemie. 1958. Vol. 70. P. 166.

7. Robinson R. II Jorn. Chem. Soc. 1917. Vol. 111. P. 762.

8. Шампетье Ж. Эстетика и химия // В сборнике, посвященном Жоржу Жамати. Париж, 1956. С. 81.
1964 г.

104
ХИМИЧЕСКАЯ КОЭВОЛЮЦИЯ


Экологическая тревога, охватившая ныне весь мир, стимулирует углубленное исследование взаимоотношений общества и природы, человека и биосферы. Одним из оживленно обсуждающихся аспектов этой проблемы стала коэволюция двух упомянутых сфер мироздания. Ей посвящена обширная литература, в частности статьи в журнале «Природа» [1, 2].

Если говорить о буквальном значении термина, то коэволюция означает совместную взаимосвязанную и обусловленную эволюцию природы и человека т.е. социоэкологической системы. Речь идет не о параллельном, а именно о совместном развитии двух указанных сфер. В противном случае это было бы разорванное несвязанное движение двух безразлично положенных сущностей.

Из всего многообразия проблем коэволюции мы рассмотрим лишь одну, но достаточно весомую и важную область: химическую коэволюцию. Однако предварительно стоит обсудить ряд соображений общего характера, которые касаются методологии вопроса.

Привычным способом рассмотрения проблемы является бинарное членение изучаемых сторон: общество – природа, человек окружающий мир, натура – культура. Этот метод парных оппозиций, дихотомии перекликается с традиционными: плюс – минус, добро – зло, жизнь – смерть и т.п. Химикам привычны: кислота – щелочь, электрофильный – нуклеофильный, правовра­щающий – левовращающий и т.п. Такой подход с позиции поляризации, на наш взгляд, представляет собой лишь первое приближение к истине. Более полного отражения действительности мы добиваемся тогда, когда нащупываем ее внутреннее троичное членение.


Диалектика троичности
Идущее от древности дихотомическое рассмотрение мира (свет – тьма, Ормузд – Ариман) является лишь первым шагом к пониманию строения универсума; в действительности мы сталкиваемся с троичностью и в логике, и в реальных явлениях.

105


Вспомним гегелевские триады: единичное – особенное – всеобщее, утверждение – отрицание – отрицание отрицания, представление – рассудок – разум. Этот перечень можно продолжать. Не только гносеология, но и онтология представляют нам множество примеров троичности (что вполне естественно, поскольку сознание отражает действительность, и чего бы стоила любая логика, если бы она не отражала реалий мира). Упомянем лишь классическую триединую формулу Маркса в «Капитале», где рассматривается диалектика земельной собственности, капитала и рабочей силы, воплощенных соответственно в ренте, прибыли и заработной плате.

Но вернемся к химии. Как хорошо известно, наряду с положительными и отрицательными частицами химия имеет дело с нейтральными частицами и радикалами; к электрофильным и нуклеофильным процессам приходится добавить обширный круг радикальных замещений, присоединений и перегруппировок . Да и чего бы стоили положительные и отрицательные величины, если бы не было нуля. А он много значит, поскольку, как говорил Гегель, ничто некоторого определенного нечто есть вполне определенное ничто. Вспомним абсолютный нуль температур, сингулярность Вселенной, падение до нуля давления в реакторе, напряжения в аккумуляторе. Что и говорить: нуль – вещь почтенная, он решительно вклинивается между антиподами полярности.

Возвращаясь к нашей теме, обратим внимание на то, что в реальном мире противостоят друг другу не две сущности – общество и природа, а три – естественная природа, общество и трансформированная трудом природа, «предметный мир, создаваемый человеком против себя» [3].

Как только исторически и эволюционно возникла эта триада, ничто не может быть вне нее понято и верно истолковано на нашей грешной Земле, в биосфере, ноосфере, техносфере – как ни назови. Кусочек сахара – совокупность естественно возникших природных молекул и в то же время результат труда в его специфической социально значимой форме; одновременно он – очеловеченное природное тело, поскольку природа сама по себе не делает кусочков сахара.

«Природа, – отмечал Маркс, – не строит ни машин, ни локомотивов, ни железных дорог, ни электрического телеграфа, ни сельфакторов

106


и т.д. Все это – продукты человеческого труда, природный материал, превращенный в органы человеческой воли, властвующей над природой, или человеческой деятельности в природе. Все это – созданные человеческой рукой органы челове­ческого мозга, овеществленная сила знаний» [4].

Маркс жил в эпоху, когда химический синтез еще не приобрел миллионнотонные масштабы, как в наше время. Поэтому он не упомянул о химических процессах. Что бы он сказал, узнав, что ныне за одни лишь сутки на планете синтезируется множество новых соединений, никогда не встречавшихся в природе. Миллионы синтезированных соединений описаны в томах Бейльштейна, и в каждом из них – природа, мысль, труд.

Задача заключается в том, как разобраться в этом химическом хаосе, определить хотя бы основные полярные вехи не с точки зрения вещественной классификации, а с позиций эволюционного подхода. Быть может, именно тогда возникнут контуры химической коэволюции. Начинать, видимо, следует с матушки природы как она есть.
Естественная эволюция естественных соединений
Химизм есть одна из форм движения материи, возникающая в условиях, когда становятся возможными устойчивые межатомные образования. Современная радиоастрономия позволила прочитать первые страницы химической эволюции Космоса. Оказывается, уже на ранней стадии эволюции материи возникают не только простейшие молекулы типа Н2О или С2, но и весьма сложные структуры: от формальдегида до полиацетиленов. В темных межзвездных облаках обнаружено уже более полусотни таких соединений – результат фотохимических реакций, катализа – на поверхности пылинок.

Исследования метеоритов открыли в них не только металлические сплавы, силикаты, карбонаты и т.д., но в первую очередь в углистых хондритах обнаружили поразительную гамму органических соединений вплоть до аминокислот и нуклеиновых оснований. Космические полеты к Луне, Венере, Марсу, Юпитеру и Сатурну обнаружили поразительно богатую и многообразную картину химизма планет: от реголита до водно-аммиачно-метановых айсбергов и серных вулканических потоков.

107

Захватывающий химический мир Космоса только-только приоткрывает свои тайны. Усилия науки направлены на то, чтобы обнаружить магистральную прогрессивную линию эволюции вещества, в конечном итоге увенчавшуюся образованием живого и его развитием вплоть до человека.



Геохимия, органическая химия, палеобиохимия, биохимия, молекулярная биология рисуют нам изумительные картины химического творчества природы, ошеломляющих превращений и потрясающих атомно-молекулярных конструкций. Во многих случаях мы представляем кругооборот химических элементов в геосферах, пути биосинтеза многих важных соединений. Но сфера непознанного в эволюции молекул еще подавляет своими масштабами.

Наука обнаруживает некоторые общие тенденции эволюции вещества в естественных условиях. Так, высокое содержание водорода в космической среде неизбежно приводит к синтезу многих гидридов (метан, аммиак, вода). Земные условия способствуют гидролизу, окислительно-восстановительному диспропорционированию. Свободная энергия центральной звезды формирует энергетически обогащенные соединения (фотосинтез).

Что знаем мы о судьбе сотен тысяч естественных веществ? Мы наслаждаемся благоуханием розы, но как трансформируются в окружающей среде обладающие нежным ароматом молекулы? Корни подсолнуха выделяют в почву боевое отравляющее вещество – хлорогеновую кислоту для подавления развития конкурентов; но какова дальнейшая судьба этой кислоты? Ряска концентрирует радий, а что с ним потом? Мы не знаем ответов на тысячи подобных вопросов, но это к радости: природа манит, зовет к себе исследователей таинственных процессов и судеб молекул. Поле деятельности неисчерпаемо.

Но изучение, исследование процессов естественной эволюции природных соединений есть уже коэволюция природы и человека на уровне познания.

Итак, естественная эволюция естественных соединений приводит к возникновению человека, т.е. к созданию очеловеченной природной материи, которая рождает социально обусловленную форму познания этапов этой естественной эволюции.

108


Однако на этом дело не останавливается.
Искусственная эволюция естественных соединений
Получив в свои руки готовый результат естественного химического процесса, человек не останавливается на простом использовании готовых веществ, он начинает их трансформировать, преобразовывать. Первоначально это стихийный, неосознанный процесс, далее, по мере углубления наших знаний, он приобретает все более осмысленные и рафинированные формы. Сжигая уголь, выплавляя металл, сбраживая ячмень, вспахивая и удобряя почву, люди осуществляют искусственную трансформацию природных веществ.

При этом всегда возникает два результата: целесообразный, запланированный и стихийный, непредсказуемый. Брожение ячменя приводит к желаемой цели – образуется этанол, но одновременно возникают нежелательные продукты – сивушные масла. И это в каждом процессе. Синтетик всегда сталкивается с остатком непонятной смолы на дне колбы. Можно даже обобщить: количество смолы является мерой незнания реального протекания процесса.

Исходный природный материал не только разрушается в ходе переработки, но может лечь в основу дальнейшего синтетического усложнения. Так, из целлюлозы получают вискозу, ацетатный шелк или пороха. Природный газ преобразуется в этилен, полиэтилен, в готовые изделия.

Химик строит не только молекулу, но и химическое тело, используя межмолекулярные взаимодействия, добиваясь пространственной упорядоченности вещества. Он формирует не только соединения, но и фазу, в конечном итоге макротело.

Искусственная трансформация естественных соединений подчинена логике человеческой потребности, но, видимо, имеет и свою внутреннюю логику, которая пока воспринимается лишь изредка.

На этом этапе исследователь ставит перед собой принципиальную задачу воспроизвести логику самого процесса естественной химической эволюции. Это обнаруживается в разных формах. Простейшей является упорное стремление химиков к ресинтезу – искусственному получению природных соединений.

109

Казалось бы, к чему они? Но они играют роль решающих доказательств в установлении строения, а с другой стороны, приоткрывают завесу над возможными путями естественного синтеза (в частности, биогенеза).



Подобно Высшему существу, человек хочет повторить акт творения. Отсюда – велеровский синтез мочевины, синтез углеводов Бутлеровым и Фишером.

Ныне обнаружено стремление воспроизвести всю органическую эволюцию. Толчок был дан опытами С. Миллера, который из простейших соединений, содержащих углерод, водород, азот и кислород, получил в результате физических воздействий основные кирпичики живого – аминокислоты. Сейчас эти эксперименты размножились до бесконечности. Их основная цель – получение биополимеров, что и удается с помощью твердотельного матричного катализа.

Искусственные превращения природных соединений открывают путь к пониманию строения и свойств веществ и химических процессов. На этой основе развивается аппарат химической теории, базирующийся на физических представлениях, математических методах. Не было бы бензола – не возникла бы концепция молекулярных орбиталей. Теория выводит на прогноз, вооружает методами синтеза соединений, лишенных природной основы.
Искусственная эволюция искусственных соединений
Несомненно, любое химическое соединение, как бы оно ни было получено, имеет природную основу, поскольку состоит из атомов и молекул, электронов и ядер, кварков, наконец, и глюонов. Все это так. Но существуют соединения, которые никогда не встречаются в окружающем нас мире.

Можно сказать: до поры до времени. Нередко это именно так. Катенаны были предсказаны и синтезированы в лаборатории, не будучи известными в природе. Но затем биохимики обнаружили ДНК, имеющую катенаноподобную структуру.

Тем не менее можно утверждать, что дренажная оболочка Земли, вездесущность воды на планете, закрывает возможность естественного образования металлоорганических соединений типа реактивов Гриньяра или Норманна. Вода и кислород разрушат

110


их мгновенно, да и никто еще не встречал в горных породах металлического магния или натрия.

Реактив Гриньяра вполне можно назвать искусственным соединением, так же как коринфскую бронзу или зарин. Подобные искусственные соединения имеют свою судьбу, они рождают цепочку дальнейших превращений, формируя удивительный мир молекул в соответствии с законами их превращений.

Важнейшей частью этого искусственного мира являются химические орудия производства – реактивы. Среди них кислоты, щелочи, окислители, восстановители; эти искусственные преобразования материи созданы человеческой рукой.

Трансформация веществ на этом уровне использует всевозможные физические факторы, отсюда появление таких ветвей науки, как механохимия, фотохимия, плазмохимия, радиохимия, термохимия, катализ и пр.

Получаемые соединения призваны удовлетворять самые разные практические потребности: от нужды до каприза. И если задерганные цивилизацией люди нуждаются в покое, то искусственная эволюция рождает транквилизаторы и седативы; изможденный организм требует допингов. Прекрасным средством для социальной информации являются духи.

Если же общество отравлено ядом антагонизма, оно выделяет иприт, табун, бинарные ОВ. Если его раздирают дикие и опустошительные силы разрушения, химия готовит динамит, нитроглицерин, урановый концентрат, дейтерит лития.

Отсюда следует, что синтез искусственных химических структур социально детерминирован. Это диктует постоянный поиск лекарств и пестицидов, кремнийорганических соединений и фторопластов.

Но органический синтез имеет еще один высший источник – божественную фантазию химика. Освобожденный от давления практической нужды, он предается свободному полету мысли и чувства. В его голове рождаются образы и процессы, неведомые природе. Так синтезируются твистаны, адамантаны, кубаны, фенестраны, производные ферроцена, платиновые комплексы, соединения благородных газов – волшебный и захватывающий мир свободного творчества. Кто хоть на миг прикоснулся к нему, будет хранить великое чувство: я создал то, чего не создала природа в ее всемогуществе.

111

И это, пусть самое малое, творение человеческих рук выше всех чудес природы, поскольку в нем воплощены и реализованы мысль, разум и свободный полет фантазии.



Современные темпы синтетического производства новых соединений приняли поистине устрашающий характер. Ныне ежегодно фиксируется получение 104 105 новых веществ. Природа отстала от человека в этой гонке. Теперь уже не естественная эволюция, а технологическая детерминирует общую картину коэволюции.

Тем важнее взвешенно, разумно, неторопливо, умело направлять весь процесс химической трансформации вещества планеты. Инициирующая роль должна здесь принадлежать инженеру-исследователю, который призван мысленным взором окинуть и продумать весь процесс химического производства: цель, оптимальный путь, аппаратурное оформление, конечный и побочный результат. Любой процесс должен минимально затрагивать ресурсы природы, минимально изменять ее равновесие, минимально воздействовать на экологию и состояние человека. Все это должен иметь в виду и инженер-технолог.

Звучит, быть может, фантастично, но при проектировании химических технологий будущего необходимо стремиться к принципу простоты. Это относится к сырью, оборудованию и стадийности. Данный принцип реализуется, как известно, в природе, которая при минимуме исходных продуктов на основе катализа и стереоспецифического синтеза формирует массу соединений, широко применяет блочный подход к построению молекул, в циклических процессах утилизирует конечные продукты метаболизма.

Напуганное неприятными происшествиями и недостаточно компетентное общественное мнение пытается вести дело на ликвидацию или свертывание не только атомной энергетики, но и химической промышленности, полагая, что химия может только портить окружающую среду и здоровье населения.

Действительно, отдельные неприятные события, связанные в первую очередь с нарушением трудовой и технологической дисциплины, нормами эксплуатации оборудования, беспечностью, требуют от химика-технолога и производственника высочайшей организованности, требовательности и ответственности. Инженер обязан следить за ростом квалификации, душевным настроем,

112


физическим состоянием работника, чтобы не допустить срыва, оплошности, небрежности.

Над химической технологией и химической промышленностью отнюдь не тяготеет проклятье: быть неизбежным злом и истребителем нормальной окружающей среды. Необходимо мобилизовать научную и инженерную мысль для разработки способов не только охраны, но и улучшения природы. Пессимизм в этой сфере не обоснован. Разумная химизация не только повышает плодородие почвы, но и позволяет создавать культурные ландшафты там, где прежде были пустыни, солончаки, болота. Пусть тот, кто выплавляет металл и стекло, получает полимерную плёнку и лист, вспомнит о возможностях создания в полярных широтах великолепных оазисов живой природы – оранжерей и теплиц.

Шаг за шагом, в первую очередь усилиями химиков, мы научимся создавать искусственную биосферу, чтобы воспроизвести ее на Луне и иных планетах. Быть может, когда-то на наш вечный спутник будут перенесены «грязные» технологии. Это уже не столь нереально.

Стихийный процесс синтеза новых соединений может иметь самые печальные последствия, поскольку роковым образом воздействует на окружающую среду. Возникает задача не только его осмысливания, но и регулирования. В качестве идеальной цели может служить рассуждение Гегеля «Наиболее чистую связь между природой и человеком мы найдем там, где действуют совмест­но обе стороны, где дружелюбие природы соединяется с духовной изощренностью в столь большой степени, что вместо зависимости человека от природы и суровой борьбы между ними появляется осуществленная гармония» [5].

Осуществление этой гармонии требует еще одной предпосылки, а именно понимания того, как же природа относится к химическому миру, созданному руками людей.
Естественная эволюция искусственных соединений
Все вещества, созданные человеком по его воле или бессознательно, погружаются в мир окружающей природы. Они изменяются здесь, трансформируясь по обычно неведомым путям, оказывают непредвиденное, нередко никем не замечаемое,

113


воздействие на всю биосферу. Здесь ноосфера вновь погружается в темный хаос, в пучину неведомых процессов.

Общая схема превращений органических соединений описывается следующим образом [6]:




Мы говорим о судьбе аромата розы, А какова судьба пестицидов, дефолиантов, лекарств, красителей? В ряде случаев мы еще следим за их концентрацией, ориентируясь на ПДК. Но что происходит с ними за пределами ПДК, как они, вообще говоря, трансформируются на свободе?

А ведь соединения, свойства которых мы более или менее знаем, дают производные, о которых мы вообще ничего не знаем. Нетоксическое вещество в организме превращается в токсическое – летальный синтез. Безобидные хлорполимеры при разрушении образуют токсический диоксин.

Спят на лабораторных полках банки с порошками, жидкостями, мазями. Но ведь что-то с ними происходит под влиянием воздуха, света, тепла, невидимой радиации и неизвестно чего (внутренних примесей, например). Что именно?

Изучение трансформации химических соединений в биосфере острейшая проблема времени. Не зная этого, мы не составим картины химической коэволюции и не сможем ею управлять.

Продукты химической технологии воздействуют на окружающую среду, изменяют химию биосферы. Так, в Северном море появился меркурмеркаптан, а в водах Дона – кадмий. Так произошло хлоридное, сульфатное или карбонатное засоление обширных орошаемых полей. Так возникла озоновая дыра.

114


Естественным для природы оказалось новое состояние. Круг замкнулся.
Заключение
Итак, мы фиксировали основные этапы или стадии химической коэволюции. Ее можно представить в виде замкнутого цикла:


Этот цикл в его абстрактной всеобщности реализуется для каждого вещества или класса соединений. Он должен быть рассмотрен применительно к земным оболочкам, которые представляют собой своеобразные физико-химические фазы: ионосфера, атмосфера, гидросфера, почва, литосфера. Другой срез связан с учетом механизма, способа воздействия на вещество: химические превращения и катализ, фотохимия, биохимические процессы.

Каждый невыразительный прямоугольник в действительности заключает в себе миллионы реакций миллионов веществ на Земле и в Космосе. Что же вращает этот устрашающий своими масштабами космический маховик. Очевидно, великая и извечная космическая троица: свободная энергия, энтропия и информация.

Свободная энергия рождается в недрах звезд, в ядрах галактик, в новых и сверхновых; она возбуждает атомы и молекулы, ввергает их в круг превращений.

Энтропия на первый взгляд ведет к деградации энергии; но на этом пути рождается иерархия неравновесных диссипативных

115

структур, формируются уровни организации материи.



Но материя знает еще одну внутреннюю характеристику – информацию. Формально она определяется как негэнтропия, т.е. отрицание энтропии.

Негэнтропия выступает тем самым как отрицание свободной энергии. Чудесным образом она оказывается основой для свободной энергии человеческой деятельности, поскольку информация – основа знания, целесообразной воли, предвидения, науки.

Применительно к условиям Земли эти природные потенции формируют биосферу и шаг за шагом прокладывают путь к ноосфере. Здесь лишь отдельные процессы, спорадические события, локальные флуктуации поднимаются до уровня ноосферы. Нужда, корысть и произвол еще главенствуют на планете. И если нам суждено двигаться по пути прогресса к ноосфере, то в общей гармонии человека и природы должна найти себе место и химическая коэволюция.

В.И. Вернадский заложил основы учения не только о биосфере, но и о ноосфере, земной оболочке, подверженной воздействию разума. Весьма неосторожным было бы отождествлять ее с антропосферой. Человек воздействует на природные процессы не только разумным образом, но и стихийно, самим своим существованием, ориентируясь на интересы, стремления, эмоции, капризы, вкусы, рассудочные представления, мнения, которые вряд ли можно считать разумными. Огромная сфера человеческого эмпиризма лишь постепенно, шаг за шагом охватывается разумом в его высшей форме – наукой.

При анализе химической эволюции с этой точки зрения следовало бы выделить несколько специфических областей.

К первой можно отнести когнитивную эволюцию: синтез малых количеств новых веществ для исследовательских, поисковых целей. Именно здесь возникает максимальное разнообразие молекулярных форм вплоть до самых экзотических. Многие из этих веществ лишь однажды появляются во Вселенной и бесследно исчезают, оставив след лишь в справочниках и публикациях или лабораторных коллекциях. Когнитивная микроэволюция имеет своей целью проверку тех или иных гипотез, ресинтез природных веществ, разработку методов получения, изучение свойств и поведения соединений в тех или иных условиях, продвижение

116

общего фронта науки в теории и практике.



На основе микроэволюции собственно и возникает технологическая макроэволюция, ввергающая в химические превращения миллионы тонн химических соединений. Она имеет свою научную базу, связанную с процессами и аппаратами химической технологии, поведением огромных масс вещества.

Наконец, существует промежуточная сфера опытных производств, которые транслируют знания, полученные в ходе когнитивной микроэволюции, на технологические процессы биосферных масштабов.

Так постепенно формируется планетарный механизм химической коэволюции. Ныне он начинает прорывать границы земных оболочек и, пусть пока робко и скромно, вторгается в околоземное космическое пространство. Химические процессы реализуются на космических кораблях, в перспективе они будут осуществляться на Луне и других планетах Солнечной системы.

Но химическая эволюция не исчерпывает трансформации вещества, она воздействует и на сознание человека, на систему знаний, на способ восприятия и истолкования мира. Философия природы обычно рассматривает сферу внешних отношений тел, описывая их в рамках механизма как ступени духа; мир живых существ с их целостностью, целесообразностью и органическим единством отражен в общем понятии организма как этапе познания. Между этими формами анализа окружающего мира иногда упоминается и химизм (так было у Шеллинга и Гегеля), но лишь бегло и обычно чисто эмпирически.

На наш взгляд, настала пора понять для себя химизм не только как форму движения материи, но и способ движения духа в ходе совместной химической коэволюции.




Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет