Концепции современной химии

О формировании химической картины мираможно говорить с того момента, как Д.И. Менделеев доказал, что химические элементы можно выстроить в систему в зависимости от атомной массы (атомного веса, как именовал его сам Менделеев) элемента и на основании этого предположения разработалпериодический закон химических элементов(1969). Более поздние исследования показали, что место элемента в периодической системе определяется не просто порядковым номером, а зарядом атомного ядра. Это означает, что не атомная масса, а именно заряд ядра обеспечивает индивидуальность химического элемента.В этой связи можно утверждать, что химический элемент - это совокупность атомов, обладающих одинаковым зарядом ядра.

В 1860 г. выдающимся русским химиком А.М. Бутлеровым (1828-1886) была создана теория химического строения вещества - возник более высокий уровень развития химических знаний - структурная химия.

Период становления структурной химии иногда называют, "триумфальным маршем органического синтеза". В этот период зарождалась технология органических веществ. Были получены всевозможные красители для тканей, препараты для фармации, искусственный шелк и т.п. Интенсивное развитие автомобильной промышленности, авиации, энергетики и приборостроения в первой половине XX в. выдвинуло новые требования к производству материалов. Необходимо было получать высокооктановое моторное топливо, специальные синтетические каучуки, пластмассы, высокостойкие изоляторы, жаропрочные органические и неорганические полимеры, полупроводники. Для получения таких материалов концепций о составе и структуре вещества было недостаточно.

Под влиянием новых требований производства возникло учение о химических процессах,в котором учитывалось изменение свойств вещества под влиянием температуры, давления, растворителей и других факторов. Такое учение способствовало организации многотоннажного производства синтетических материалов, заменяющих дерево и металл в строительных работах, пищевое сырье в производстве олифы, лаков, моющих средств и смазочных материалов. Производство искусственных волокон, каучуков, этилового спирта и многих растворителей стало базироваться на нефтяном сырье, а производство азотных удобрений - на основе азота воздуха. Появилась технология нефтехимических производств с ее поточными системами, обеспечивающими непрерывные высокопроизводительные процессы.

В 1960- 1970 гг. появился следующий, более высокий, уровень химических знаний - эволюционная химия. В основе ее лежит принцип самоорганизации химических систем, т.е. принцип применения химического опыта высокоорганизованнойживой природы. Если биологи к тому времени широко использовали эволюционную теорию Дарвина, то химики не проявляли активного интереса к происхождению видов, составляющему сущность эволюционной теории. Не без оснований считалось, что получение любого нового химического вещества всегда было делом рук и достоянием разума человека: молекулы нового химического соединения консервировались по законам структурной химии из атомов и атомных групп, как здание строится из кирпичей или блоков. Живые же организмы подобным образом собрать нельзя. Но, несмотря на это, назревали эволюционные проблемы и для химических объектов, связанные с самопроизвольным (без участия человека) синтезом новых химических соединений - более сложных и высокоорганизованных продуктов по сравнению с исходными веществами. В этой связи эволюционную химию считают предтечей биологии - наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем.

Истоки эволюционной химии уходят в далекое прошлое. Они связаны с давнишней мечтой химиков - освоить опыт лаборатории живого организма и понять, как из неорганической материи возникает органическая, а вместе с нею и жизнь. Первым ученым, осознавшим важность исключительно высокой упорядоченности, организованности и эффективности процессов в живых организмах, был один из основателей органической химии, шведский ученый Якоб Берцелиус (1779- 1848). Именно он впервые установил, что основой лаборатории живого организма является катализ, а точнее, биокатализ. Идеально совершенные превращения посредством катализа способна производить лаборатория живого организма - так считали немецкий ученый Ю. Либих (1803-1873), французский естествоиспытатель М. Бертло (1827- 1907) и многие другие химики XIX в.

Химический анализ живой природы остается актуальным и по сей день. Предполагается, что, используя принципы химии организмов, можно построить совершенно новую химию, основанную на необычном управлении химическими процессами. Будут созданы аналогичные катализаторы, далеко превосходящие промышленные аналоги последнего времени. Тогда станет возможным преобразование солнечной энергии с большим коэффициентом полезного действия в другие виды энергии: химическую, электрическую, тепловую. Возможно, сочетание биохимической энергетики с синтезом полимерных материалов приведет к созданию такой макромолекулы, которая подобно нашим мышцам будет способна превратить химическую энергию в механическую. Интенсивные исследования последнего времени направлены на выяснение как материального состава растительных и животных тканей, так и химических процессов, происходящих в организме. Такие по содержанию исследования проводят и химики-органики, и биохимики, и даже медики. При этом, решая одни и те же задачи, они ставят разные цели. Химиков-органиков интересуют перспективы создания более сложных веществ путем конструирования их молекул для реализации возможностей синтеза аналогов органических соединений, образующихся в живых организмах. Биологи преследуют цель изучения субстратной и функциональной основ жизнедеятельности организмов. Медики стремятся выяснить границы между нормой и патологией в организмах. Объединяет все эти исследования идея о ведущей роли ферментов или, в более широком смысле, биорегуляторовв процессе жизнедеятельности. Эта идея, впервые предложенная великим французским естествоиспытателем Луи Пастером (1822- 1895), остается основополагающей и по сей день при изучении химии живой природы в рамках динамической биохимии, основной предмет которой - химические процессы, происходящие в живом организме. В то же время изучением молекулярного состава и структуры ткани живого и неживого организма занимается статическая биохимия.

Динамическая биохимия родилась на рубеже XVIII и XIX столетий, когда начали различать процессы дыхания и брожения, ассимиляции и диссимиляции как некие превращения живого вещества. История исследования брожения включает не только определенные этапы познания действительности, но и трудности проникновения в тайны живого: веру в жизненную силу, надежды Берцелиуса на особые функции катализа в жизнедеятельности организмов, упрощенные представления "чистых химиков" - Либиха и Бертло о брожении как действии обычных химических сил, гениальные предвидения Пастера о различиях между бесклеточным брожением и ферментом живой деятельности дрожжевых клеток и, наконец, открытие белковой основы ферментов и их глубокой дифференциации, а вслед за этим, участия на различных стадиях брожения различных ферментов. Исследование брожения составляет основной предмет ферментологии - стержневой отрасли знаний о процессах жизнедеятельности. На протяжении весьма длительной истории исследования процесс биокатализа рассматривался с двух разных точек зрения:

ü одной из них, условно названной химической, придерживались Ю. Либих и М. Бертло;

ü другой - биологической - Л. Пастер.

В химической концепции весь биокатализ сводился к обычному химическому катализу. Несмотря на упрощенный подход в рамках этой концепции были установлены важные положения: аналогия между биокатализом и катализом, между ферментами и катализаторами; наличие в ферментах двух неравноценных компонентов - активных центров и носителей; заключение о важной роли ионов переходных металлов и активных центров многих ферментов; вывод о распространении на биокатализ законов химической кинетики; сведение в отдельных случаях биокатализа к катализу неорганическими агентами.

В начале развития биологическая концепция не располагала столь обширными экспериментальными подтверждениями. Ее основной опорой были труды Л. Пастера и, в частности, его прямые наблюдения за деятельностью молочнокислых бактерий, которые позволили выявить брожение и способность микроорганизмов получать необходимую им энергию для жизнедеятельности путем брожения. Из своих наблюдений Пастер сделал вывод об особом уровне материальной организации ферментов. Однако все его доводы, если и были не опровергнуты, то, по крайней мере, отодвинуты на задний план после открытия внеклеточного брожения, а позиция Пастера была объявлена виталистической, признающей наличие в организмах нематериальной, сверхъестественной силы. Однако с течением времени концепция Пастера победила. О перспективности данной концепции свидетельствуют современные эволюционный катализ и молекулярная биология. С одной стороны, установлено, что состав и структура биополимерных молекул представляют собой единый набор для всех живых существ, вполне доступный для исследования физических и химических свойств - одни и те же физические и химические законы управляют как абиогенными процессами, так и процессами жизнедеятельности.

С другой стороны, доказана исключительная специфичность живого, проявляющаяся не только в высших уровнях организации клетки, но и в поведении фрагментов живых систем на молекулярном уровне, на котором отражаются закономерности других уровней.

Специфичность молекулярного уровня живого заключается в существенном различии принципов действия катализаторов и ферментов, в различии механизмов образования полимеров и биополимеров, структура которых определяется только генетическим кодом и, наконец, в своем необычном факте: многие химические реакции окисления-восстановления в живой клетке могут происходить без непосредственного контакта между реагирующими молекулами. А это означает, что в живых системах могут происходить такие химические превращения, которые не обнаруживались в неживом мире.

2. Проблема миссии человека во Вселенной в научно-техническую эпоху

Проблема человека, его уникальность и предназначение во Вселенной с древнейших времен интересует философию. Нет ничего удивительного в том, что ученые разных исторических эпох и научных направлений изучают человека и его место во Вселенной. П. Де Тейяр - один из тех, кто предложил собственную концепцию Человека во Вселенной, нашедшей отражение в его знаменитом труде «Феномен человека» и получившую большой резонанс в научной среде.

П. Тейяр де Шарден (1881--1953) -- француз по происхождению, католический священник, член ордена иезуитов, закончил Оксфордский университет, где прослушал циклы естественно-научных и теологических дисциплин, являлся видным ученым палеонтологом, археологом, биологом. Хорошее знание естественных наук, в особенности наук биологического цикла, оказало существенное влияние на его философско-теологическое мышление и способствовало формированию концепции «эволюционно-космическогохристиантва.

Т. де Шарден относится к плеяде мыслителей гуманитарно-теологического направления. Он рассматривает человека в рамках эволюционного подхода. Однако уже в «Прологе» своего труда «Феномен человека» Тейяр предупреждает, что в его книге «не стоит искать конечного объяснения природы всех вещей - какой-то метафизики».

Тейяр призывает к соединению разума и мистики. Пафос его книги заключен в ᴨȇрерастании «феномена человека» в «феномен человечества». Основной замысел философского труда состоит в определении общего направления развития к единству. В христианстве он видит возможность синтезировать ВСЕ и Личность. Путь к синтезу лежит, по его мнению, в сплочении человечества в коллективы.

Человек у Тейяра - ключ универсума. Человек одновременно является центром ᴨȇрсᴨȇктивы и центром конструирования универсума. В связи с этим именно к человеку следует в конечном итоге сводить всю науку.

Человек не может себя видеть вне человечества.

Объясняя выбор термина «феномен человека» Тейяр пишет, что сделал это по трем причинам:

1.Человек в природе есть настоящий факт, к которому применимы требования и методы науки.

2.Человек является самым необыкновенным и «озаряющим» фактом их всех существующих в познании.

3.Рассматривая человека можно показать развертывающееся целое.

- З а к л ю ч е н и е -

Итак, Тейяр выстраивает схему мирового процесса: ПРЕДЖИЗНЬ, ЖИЗНЬ, МЫСЛЬ, СВЕРХЖИЗНЬ, которая, однако, ничего не объясняет.

Вместе с тем, он отмечает взаимосвязь случайности и необходимости, единства и множественности и т.п.

Строго научным труд Тейяра назвать нельзя. Ученый поставил ᴨȇред собой весьма сложную задачу, решить которую ему оказалось не под силу. Все изыскания автора направлены, по сути, на самоидентификацию Человека во Вселенной, в человеческом обществе. Ограниченность концепции ученого проявляется хотя бы в той роли, которую он отводит радиальной энергии, конверᴦᴎҏующих к точке Омега. Очевидно, что Тейяр не верит в «бесконечный прогресс» человечества. Некоторым современным ученым концепция Тейяра дала основание построить идеологию «единой индустриальной цивилизации» или «глобализации», у которой есть как сторонники, так и противники. Этот вопрос в наши дни является предметом острых дискуссий в научной среде и противостояния в обществе. Подтверждением последнему служат широко известные всем выступления антиглобалистов, стремящихся обосновать пагубность унификации социально-экономической жизни человечества.