V концептуальная система.

ВЫСШИЙ УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

«Химия, производя синтезы слож­нейших углеродистых веществ, фи­зика, изучая меру энергии, посыла-, емой солнцем на землю, и расти­тельная физиология, наблюдая по­глощения этой энергии зелеными ча­стями растений для преобразования углекислоты... в сложные углероди­стые вещества, образующие пищу, дают если не полную уверенность, то большую вероятность предполо­жению о возможности помимо ра­стений из углекислоты воздуха... производить углеродистые веще­ства».

Д. И. Менделеев [I, с. 260]

Если в предыдущих главах была сделана попытка выяс­нить закономерности развития химических знаний внутри каждой из трех предшествую­щих концептуальных систем, го на уровне четвертой кон­цептуальной системы такая попытка была бы пока нео­правданно рискованной. Эта система только еще формиру­ется. И дело осложняется еще тем, что уже в процессе ее формирования в ней появи­лось множество различных направлений исследований, которые лишь весьма прибли­женно можно рассматривать как некое единство, именуе­мое теперь эволюционной хи­мией.

Собственно что- такое эво­люционная химия? Для кого она представляет интерес? Может ли она дать что-либо для химического производст­ва? Ведь ясно, что для основ­ной массы химиков этот раз­дел науки является новым; он пока не фигурирует ни в од­ном учебнике общей химии, нет также учебников, специ­ально посвященных ему. Бы­ло бы ошибочным, однако, ут­верждать, что идеи химиче­ской эволюции (а именно хи­мическая эволюция и состав­ляет предмет эволюционной химии) — это что-то совер­шенно новое.

До недавнего времени эти идеи занимали важное место

среди проблем происхождения нашей планеты и жизни на ней, решаемых геологами и биологами. Значительный ин­терес представляли они всег­да для астрономов. Что же касается химиков, то их эти идеи не волновали. Дело в том, что в самой химии воп­рос о «происхождении видов» не возникал потому, что полу­чение любого нового химиче­ского индивида всегда было делом рук и разума человека: молекула нового химического соединения конструировалась из атомов и атомных групп, как здание из кирпичей. Дру­гое дело- проблема проис­хождения видов в биологии: живые организмы из блоков собрать нельзя; биолог дол­жен установить эволюционные пути их образования.

Но постепенно возникала необходимость решать эволю­ционные проблемы примени­тельно к своим объектам и у химиков. Три фактора обусло­вили эту необходимость. Пер­вый из них — это вековая меч­та химиков овладеть опытом «лаборатории живого организ-ма>>.\ Второй фактор — вклю­чение в химическую науку принципа историзма, с по­мощью которого только и можно объяснить самопроиз­вольное (без вмешательства человека) восхождение от низ­ших химических материаль­ных систем к высшим — к тем, которые и составляют «лабо­раторию живого организма». И, наконец, третий и решаю­щий фактор — это появление целой серки работ, указываю-

щих на экспериментально установленные факты прогрес­сивной эволюции химических индивидов через их естествен­ный отбор.

Первую брешь в традицион­ном взгляде на процессы по­лучения целевых химических продуктов, как на запланиро­ванную сборку их из атомов и радикалов путем обычного пе­рераспределения межатомных связей, пробила работа аме­риканских химиков А. Гуотми и Р. Каннингема, выполнен­ная в 1958—1960 гг. [2]. Эти авторы открыли и детально исследовали совершенно не­обычное в истории химии яв-ление самосовершенствования катализаторов в реакциях, ко­торые обычно приводили к их отравлению и дезактивации. Конечно, было невозможно пройти тогда мимо всесторон­не обоснованного, хотя и па­радоксального заявления этих исследователей о том, что они установили наличие химиче­ских реакций, способных «са­ми для себя» перестраивать катализатор в сторону повы­шения его активности и селек­тивности.

А в 1964—1969 гг. совет­ский химик А. П. Руденко, учитывая это открытие и раз­вивая идеи своего учителя А. А. Баландина о перестрой­ке поверхности гетерогенных катализаторов под влиянием основной реакции, обобщил накопившиеся к тому времени уже довольно многочисленные факты структурных и функци­ональных изменений катализа­торов в ходе их эксплуатации

169

и выдвинул на этой основе теорию саморазвития. откры­тых"-каталитических систем [3].

Эти материалы главным об­разом и послужили основани­ем для конкретизации содер­жания и даже для некоторых прогнозов в развитии четвер­той концептуальной системы, которая была названа по по­чину А. П. Руденко сначала «эволюционным катализом», а затем «эволюционной хи­мией» [4].

Но надо признать, что всю полноту и всю важность чет­вертой концептуальной систе­мы тогда, в начале 1970-х го­дов, еще никто себе не пред­ставлял. Процессы саморазви­тия химических систем, подво­дящие к биогенезу, невольно представлялись тогда в духе идей А. И. Опарина [5] про­текающими при невысоких температурах, нормальном давлении и, как правило, в растворах. Эти представления о «предбиологической эволю­ции» господствовали длитель­ное время. Они получили под­держку в работах М. Кальви­на [6], Дж. Бернала [7], А. А. Татаева [8] и других исследователей. Химия экст­ремальных состояний, предме­том которой являются систе­мы, функционирующие в усло­виях плазмы или, наоборот, при температурах вблизи О К, представлялась ввиду этого, как нечто альтернативное эво­люционной химии.

Однако вывод об альтерна­тивных отношениях между

следовательно, химией нор­мальных состояний, с одной стороны, и химией экстремаль­ных состояний, — с другой, оказался эфемерным. Уже в середине 1970-х годов была показана возможность само­произвольного перехода от простейших химических соеди­нений ко все более сложным вплоть до аминокислот при температурах около 4—6 К [9]. А в 1984 г. появилось ши­рокое обобщение эксперимен­тального материала, свиде­тельствующего о «самооргани­зации физико-химических си­стем» в условиях плазменных температур при 3000—5000 К [10].

Конечно, химия нормаль­ных состояний с ее созида­тельными, синтетическими тен­денциями, ведущими к высо­комолекулярным соединениям, и химия высоких энергий (на­пример, плазмохимия) с ее разрушительными, пиролити-ческими тенденциями, ведущи­ми к расщеплению молекул,— это антиподы. Но нет сомне­ния и в том, что эти антиподы представляют собой противо­положности химии как единой, целостной науки. Неожидан­ным и потому в высшей степе­ни интересным в оценке от­ношений между этими двумя отраслями химии оказалось го, что им обеим предстоит изучать один и тот же фено­мен саморазвития химических систем, обусловленный одни­ми и теми же причинами и подчиняющийся одним и тем же законам химической эво­люции.

170

Сегодня решение проблемы саморазвития химических си­ стем поставлено на прочные теоретические рельсы. Вместо актуалистических теорий,

предположительно или даже спекулятивно заполнявших эволюционные пути восхожде­ния вещества к высшим фор­мам его химической организа­ции различными «вероятными» соединениями от аминокислот (до белковоподобных тел, по­явились всесторонне — и тео­ретически и эмпирически — обоснованные концепции хи­мической эволюции. К ним от-' носятся, в частности, теория А. П. Руденко [3], термоди­намика необратимых процес­сов И. Пригожина [ll], си­нергетика Г. Хакена [12], су­щественно изменившие наши взгляды на химическую эво­люцию и обосновавшие чет­вертую концептуальную систе-

му химии как учение о выс­ших формах химизма.

В соответствии с проблема­тикой, рассматриваемой в на­стоящей книге, теории само­развития химических систем представляют интерес в двух аспектах. Во-первых, с точки зрения реализации той самой давнишней мечты химиков, о которой сказано выше, — со­вершенства в осуществлении химических реакций, прису­щего лишь живой природе. А, во-вторых, в аспекте проб­лемы биогенеза, решение ко­торой средствами химии ока­жется такой же великой услу­гой биологии в раскрытии сущности жизни, какую полу­чила сама химия на рубеже XIX и XX столетий от физики, разъяснившей сущность химиз­ма как обменного взаимодей­ствия электронов.