Шагин Анатолий Алексеевич. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ФОРМА ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ

Шагин Анатолий Алексеевич

Балтийский государственный технический университет им. Д.Ф. Устинова

аспирант

Shagin Anatolii Alekseevich

Baltic State Technical University D.F. Ustinova

 graduate student

E-mail: Shagin55@yandex.ru

УДК 167.7 ,  УДК 551.1/.4

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ФОРМА ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ

Аннотация: В статье представлены результаты философского исследования геологии как новой формы движения материи. В статье показано, что геология по своей природе и основным параметрам выходит за пределы химической формы движения материи и является материальным основанием новой формы движения материи – геологической.

Ключевые слова: геология; философия; форма движения материи; химия; минерал; диполь.

THE GEOLOGICAL FORM OF MATTER MOVEMENT

Abstract:  The article presents the results of a philosophical study of geology as a new form of motion of matter. The article shows that geology by its nature and main parameters goes beyond the chemical form of motion of matter and is the material basis of a new form of motion of matter-geological.

Keywords: geology; philosophy; form of motion of matter; chemistry; mineral; dipole.

 

 

Лучше сказать не правильно,

чем молчать правильно.

Введение

Современная геология – это комплекс из более чем ста наук и научных дисциплин. Как самостоятельная отрасль естествознания она возникла 200 лет назад.

Основные философско-методологические проблемы геологического знания начинают обсуждаться в XIX в. английскими геологами, такими как Адам Седжвик, Уильям Бакленд, Чарльз Ляйель, Д. Пэдж и другими.

Вопрос о природе объекта геологии в свете учения о формах движения материи (ФДМ) возник в начале 30-х годов 20 века и совпал с поисками путей выхода из кризиса, в котором оказалась геология в результате крушения контракционной гипотезы. В 1932 году вышел сборник “За марксистско-ленинскую перестройку геологоразведочных наук”, в котором В.М. Букановский и другие высказали идею о геологии как о науке, изучающей особую ФДМ. В 1947 году академиком Б.М. Кедровым была высказана мысль о необходимости определить место геологических процессов в классификации ФДМ Ф. Энгельса и на этой основе научно определить предмет геологии и включить ее в общий ряд основных естественных наук.

Новосибирские философы науки В.В. Параев, В.И. Молчанов и Э.А. Еганов в статье «О философии геологии» (2003 г.) решительно провозглашают, что «сегодня в геологии, объединяющей многие науки о Земле, существует острая необходимость создания общей теории Земли» [14, с. 60].

Существует ряд трудностей в решении этой проблемы: во-первых, отсутствие в философской литературе в достаточной степени разработанного понятия формы движения материи, во-вторых, большая сложность объекта геологии, его многоуровневым строением.

Философы современного мира стараются избегать понятия  формы движения материи [19[1]], хотя эта проблема в материалистической философии является второй после основного вопроса философии.   Ф. Энгельс в «Диалектике природы» упоминает о геологии, определяя ее как историю развития неживой природы, однако не включая ее в ряд естественных наук.

Обзор основных подходов к раскрытию содержания понятия “геологическая форма движения материи” показывает отсутствие единства взглядов, много слабых мест в ее обосновании.

1.                      Философия геологии

Значимость  определения геологической материи раскрыл Н.Н. Амшинский : «Многие склонны лишить геологию материального носителя специфической геологической формы движения материи. Не ведая того, к чему это приводит, они лишают геологию права быть самостоятельной наукой» [1 [2], с. 87].

Развитие науки проявляется в усложнении классификации системы ФДМ. В 1812 году Г. Гегель выделил систему из трёх форм движения материи: «Гегелевское (первоначальное) деление на механизм, химизм, организм было совершенным для своего времени.» – писал Ф. Энгельс [18, с. 51].

Известные в ФДМ представляются в линейном порядке так:

механическая, физическая, химическая, биологическая, социальная.

Основные естественные науки располагаются в таком же порядке:

МЕХАНИКА — ФИЗИКА — ХИМИЯ — БИОЛОГИЯ — СОЦИОЛОГИЯ

Есть попытки выйти за рамки пяти ФДМ, но нет достаточного критерия. В литературе есть следующие гипотезы о существовании новых ФДМ: геологическая (Б.М. Кедров), космологическая (Б.Я. Пахомов, И.Д. Панцхава), географическая (А.А. Григорьев) и ландшафтная (Л.Н. Самойлов). Естественно, бессмысленно изобретать отдельные ФДМ, а потом думать, что с ними делать и как пристроить к классификации наук Ф. Энгельса.

Надо задаться вопросом: для чего нам вообще нужно знание о ФДМ? «Формы движения материи – основные типы движения и взаимодействия материальных объектов, выражающие их целостные изменения» [20 ].

Главным путем познания является познание наивысшей формы абстракции — форм движения материи. Ленин писал в конспекте книги Гегеля «Наука логики».: “Мышление, восходя от конкретного к абстрактному, не отходит … от истины, а подходит к ней. Абстракция материи, закона природы, абстракция стоимости и т. д., одним словом, все научные (правильные, серьезные, не вздорные) абстракции отражают природу глубже, вернее, полнее” [ 12, с. 152].

Для познания ФДМ для этого необходимо ответить на вопросы:

Место расположения. История возникновения. Первоэлемент. Определение науки. Природа рождения. Энергетика. Размер. Виды. Сверхматерия. Природа вырождения. Методы исследования. Наука. Законы (Отношения).

Материя Природы сначала развивается по мере остывания Вселенной, а затем на Земле развивается по мере информационного совершенства. На рисунке 1 показан график развития материи в природе.

Рис. 1. График развития материи

Обозначение: Эл – элементарные частицы, Ат – атомы, Орг – организмы, Мин – минералы, Супр – супрамолекулы, Чел – человек.

По горизонтальной оси показано возрастание уровня организации материи по мере остывания Вселенной от температуры (Т) 10+32 Кельвина до современной + 2,7 К. По вертикальной оси показана энергетика (Е) взаимодействия элементов данной ФДМ. Буквами в овале показана зона вида ФДМ: М – механическая, Ф – физическая, Х – химическая, Г – геологическая, Б – биологическая, С – социальная.

Академик Б.М. Кедров представлял геологическую ФДМ как синтез механической, физической и химической форм движения: «Вслед за тем, как развились на планете механические, физические и химические формы движения …, началось дивергентное движение в сторону образования живой и неживой природы» [9, с. 17]. При таком понимании объект геологии можно описать без введения дополнительной ФДМ или представлять геологическую ФДМ как тупиковую ветвь , так как по мнению Кедрова « камень не может породить жизнь».

Как показано на рисунке 1 геологическая ФДМ является необходимой частью непрерывного развития материи в природе.

Эра геологии завершается с началом эры биологии с появлением организмов на Земле 3,8 миллиардов лет назад как показано на рисунке 1. Организмы становятся основным фактором развития минералов на Земле, на это указывал В.И. Вернадский о роли “живого вещества”.

2.                      Химическая ФДМ

Что же происходило до появления геологической ФДМ? Была химическая ФДМ, рассмотрим её.

Определение науки химия дал Ф. Энгельс в книге «Диалектика природы»: «Называя физику механикой молекул, химию — физикой атомов…» [18, с. 218]. Таким образом, химия – это физика атомов.

Рассмотрим историю возникновения химической ФДМ. По модели Большого Взрыва, которую предложил Г.А. Гамов в 1948 году, формирование атомов химических элементов началось с первоначального ядерного синтеза лёгких элементов (водород и гелий) спустя 380 тысяч лет после Большого Взрыва при температуре вселенной 105 К, это показано на рисунке 2.

100 сек. Ядра водорода и гелия

 

 

Рис. 2. История развития материи Вселенной

В дальнейшем атомы водорода образовывали молекулярные облака, которые через 800 миллионов лет начали образовывать звёзды. В звездах из атомов водорода в результате термоядерных реакций были сгенерированы остальные химические элементы, последовательность показана на рисунке 3.

 

 

Рис. 3. История генерации химических элементов

После взрыва нейтронной звезды смеси атомов химических элементов разлетались по всей вселенной, они иногда захватываются другими звёздами, сталкивались и образовывали планеты и другие объекты.

К химической ФДМ относятся 118 химических элементов и их соединения в молекулы, из них построены 60 миллионов веществ.

3.                      Эра геологии

Определение геологии : «Геология [Escholt M.P., 1657; geology] – 1. Комплекс наук о составе, строении и развитии земной коры и Земли в целом, а также ее оболочек, взаимодействующих между собой …» [ 21 [3]].

 Вселенная появилась 13,7 миллиардов лет назад , а затем развивалась в следующем порядке: 12 – звёзды, 5,0 – Солнце, 4,6 – Земля, 4,5 – кора, 3,8 –  организмы, 0,00 – человечество.

С построением планеты Земля завершилась эра химической ФДМ и наступила эра геологической ФДМ. Где находится граница начала геологической ФДМ? Есть две гипотезы происхождения геологической материи на Земле: планетарная и корковая.

Философ Б.М. Кедров поддерживал планетарную гипотезу: “Носителями геологической формы движения являются не только отдельные локально или регионально взятые участки Земли, не только отдельные горные породы и т.д., но и все вещество Земли…” [ 10]. По теории Кедрова получается так , что внезапно 4,6 миллиардов лет назад появилась планета Земля уже как геологическая материя. Этот процесс не объясняется никак, поэтому данная гипотеза является идеалистической.

В.И. Вернадский настаивал на корковой гипотезе: “Активная часть планеты – область геологических изменений – сосредоточена на поверхности планеты…” [7, с. 30].

Согласно этой гипотезе планета Земля в основном является не геологической материей, а смесью химических элементов. Наружная часть Земли – корка остывает и здесь происходят химические взаимодействия элементов с образованием новых веществ – минералов. В 1910 году В.И. Вернадский писал: «Минералогия представляет собой химию земной коры. Она имеет задачей изучение как продуктов природных химических процессов – так называемых минералов, так и самих процессов.» [ 6[4]].

Почему только на поверхности Земли происходят химические изменения? Рассмотрим планету Земля в разрезе, показанном на рисунке 4.

 

 

Рис. 4. Разрез Земли

Температура мантии Земли составляет4500° С, при такой температуре атомы вещества находятся в возбуждённом состоянии и не могут взаимодействовать с другими атомами. Например, при температуре 1500 °С вода разлагается на кислород и водород, а при температуре 2000 ° С молекулярный водород распадается на атомарный. Таким образом, в центре Земли находятся смесь атомов, то есть там расположена химическая материя.

Минералы образуются на корковой части Земли и представляют собой геологическую материю. Коровая гипотеза В.И. Вернадского является материалистической.

Последовательность образования коры определяется температурой начала химической реакции при остывании Земли. Эта температура предположительно пропорциональна температуре плавления конечного продукта реакции, при этом первым на поверхности Земли появился углерод с температурой плавления 3600°С, затем весьма тугоплавкие минералы периклаз (MgO) – 2800°С и кварц (SiO2 ) – 1710°С , затем трудноплавкие, плавкие, легкоплавкие в конце появились весьма легкоплавкие – олово, сера, лёд.

Таким образом, планета в основном Земля представляет собой химическую материю и только коровая её часть представляет геологическую материю.

4.                      Минерал

Камень есть всегда минерал,   минерал не всегда есть камень.

Рассмотрим объект геологии –  минералов   от простейших до самых сложных.

В настоящее время известно 5 тысяч минералов, 100 тысяч неорганических и 3 миллиона органических соединений.

Минерал является первоэлементом геологической ФДМ. По аналогии с определение Ф. Энгельса «химия – это физика атомов» возможно дать такое определение науки геология:

ГЕОЛОГИЯ – ЭТО ХИМИЯ МИНЕРАЛОВ

Первоэлемент геологической материи – минерал. Если есть исходная химическая материя в виде молекулы из двух атомов, то после взаимодействия молекул образуется минерал, представляющий собой геологическую ФДМ. Всё живое представляет собой минеральные объекты.

В 1910 г. В.И. Вернадский так определял новые задачи минералогии как науки: «Минералогия представляет собой химию земной коры. Она имеет задачей изучение как продуктов природных химических процессов – так называемых минералов, так и самих процессов. Она изучает изменение продуктов и процессов во времени в различных естественных областях земной коры. Она исследует взаимные естественные ассоциации минералов (их парагенезис) и законности в их образовании» [6].

По химическому составу минералы разделяются на следующие типы: простые вещества, сернистые соединения и их аналоги, кислородные соединения, галогениды, органические соединения.

Термин “минерал” происходит от среднелатинского слова “minera”, что значит “кусок руды”, “камень, из которого получают металл. Он родился в позднем Средневековье или на заре эпохи Возрождения где-нибудь в Саксонии или Богемии: там в Рудных горах издревле велась добыча олова, свинца, серебра и других металлов. Можно выделить два исторических принципа определения минерала: рудная и химическая.

Рассмотрим рудное определение минерала в wikipedia:

«Минерал (нем. Мineral или фр. minéral, от позднелат. (аеs) minerale — руда) — однородная по составу и строению часть горных пород, руд, метеоритов, являющаяся естественным продуктом геологических процессов и представляющая собой химическое соединение или химический элемент…» [22].

Далее  после  определения даётся пояснение понятия минерал  : «…По структурному уровню организации минерал находится между атомами (ионами), с одной стороны, горными породами и рудами – с другой. В подавляющем большинстве – это твердые тела; реже встречаются жидкие минералы (например, ртуть). Отнесение воды к минералам – вопрос дискуссионный, но лед и снег общепринято считать минералом…».

В первом предложении этого пояснение мы видим то, что понимание минерала ограничивается «рудами», то есть за рудами   не существует минералов. Во втором предложении химический элемент ртуть признаётся минералом, хотя ртуть является химическим элементом, то есть относится к химической материи.

В третьем предложении говорится о воде, которая окончательно   не определена как минерал.  С другой стороны, «лед и снег общепринято считать минералом», но они не являются рудами, поэтому они отнесены к минералам субъективно.  Так является вода минералом?

Это рудный принцип определения минерала, который определяется тем, что этот минерал добывается в виде руды. В данном определении в последнюю очередь стоит требование о том, что вещество минерала есть «химическое соединение».

Большой вклад в минералогию внёс Йёнс Берцелиус (1779 – 1848), он ввёл современные символы химических элементов, провёл систематические исследования состава многих руд и предложил химическую классификацию минералов.

«В. И. Вернадский, в отличие от большинства предшественников принял точку зрения И. Я. Берцелиуса на минералогию как на химию земной коры, сделав её отправной для своей трактовки минералогии. Это позволило В. И. Вернадскому значительно расширить границы исследований и привело к становлению новых наук отдельных их направлений – гидрохимии, геохимии…» [8, с. 101].

В.И. Вернадский еще в начале XX века определил минералы как продукты природных химических реакций в книге «История минералов земной коры» (1912 год): «В настоящее время мы называем минералом – физически или химически индивидуализированный продукт земных химических реакций, состоящий из химических молекул.» [3, с. 78]. С точки зрения философии определение быть «химическим элементом» выводит это понятие в область химической ФДМ.

К минералам отнесены любой «продукт…химических реакций». А это означает в общем, что минералами могут являться не только соединения неорганической химии, но и соединения органической химии.

Новые концепции геологии выходят за пределы предмета геологии – минерала, так «…разработанная В.И. Молчановым схема взаимосвязи внешних геосфер и их материального обмена, протекающего при непосредственном и постоянном участии водорода, кислорода и углерода» [15, с.131], то есть в геологии рассматривается воздействие не только минералов или их более широкое понятие.

В геологическом словаре ВСЕГЕИ от 2018 года даётся такое определение:

«Минерал – природное химическое соединение, как правило, кристаллической структуры, образовавшееся в результате процессов, протекающих на Земле или на других космических телах …» [ 22].

Как проверить данное определение? Например, на рисунке 5 показаны два «природных» химических соединения – диоксид кремния SiО 2, но, имеющие различные физические и механические свойства. Какой из них является минералом?

 

 

Рис. 5. Химические соединения

Необходимо более глубокое обобщение, как писал Д.И. Менделеев: «Как там ни рассуждайте и ни критикуйте историю, а людскому уму мало одних частностей: необходимы сперва систематические обобщения…если еще нет развития всех или хоть большей части этих обобщений, знание – ещё не наука, не сила, а рабство перед изучаемым» [13, с. 414].

5.                      Физика  минерала

В природе молекулярной материи существуют силы слабее ковалентных связей, например, такие как водородные связи, электростатические и диполь— дипольные взаимодействия, ван —дер— ваальсовы силы, они связывают уже не атомы, а целые молекулы. Если атомы, соединяющиеся в молекулу, обладают различной электро —отрицательностью, то электронное облако, находящееся между ними, смещается от центра массы молекулы к атому с большей электро — отрицательностью как показано на рисунке 5.

Центр массы
H
F

 

 

Рис. 6. Поляризация молекулы

Такие молекулы называются полярными или диполями. На рисунке 6 показана схема поляризации молекулы фторводорода (HF) и ориентация соседней молекулы.

Рассмотрим значение силы так называемых межмолекулярных связей. Схема образования связей в супрамолекуле воды (Н2О  )представлена на рисунке 7.

 

Н                  Н

О

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Молекула воды ( слева) и межмолекулярные связи (· · ·) в мономолекуле.

Схема образования связей в молекуле уксусной кислоты представлена на рисунке 8.

 

 

Рис. 8. Молекула уксусной кислоты ( слева) и межмолекулярные связи (· · ·) в мономолекуле.

На рисунке 8 точечной линией (· · ·) показана дипольная связь между атомом кислорода и атомами водорода соседних молекул.

Значение силы межмолекулярных связей определим на примере воды. При температуре более 100 °С вода представляет собой отдельные молекулы с химической формулой H2O, при этом представлена химическая ФДМ. Связь между атомом кислорода и атомами водорода ковалентная, показанная на рисунке 7 прямой линией.

Молекула воды поляризована, то есть атомом кислорода несёт отрицательный заряд (-), а атомы водорода несут положительный заряд (+) как показано на рисунке 6.

При понижении температуры воды от состояния пара молекулы воды сближаются и возникает дипольная связь (· · ·) между атомом кислорода и атомами водорода соседних молекул . При это выделяется энергия, определяемая удельной теплотой конденсации воды равная 2260 кДж/кг.

Сравним энергию связи ковалентной и дипольной. Для разрыва ковалентной связи молекулы воды её необходимо нагреть до температуры 1500 °С, при этом вода разлагается на кислород и водород. Для разрыва дипольной связи соединений молекул (минерала) воды её необходимо нагреть до температуры 100 °С. Таким образом дипольные связи молекул воды в 15 раз (1500/ 100 = 15) слабее ковалентной.

Энергетика межмолекулярных водородных связей на порядок ниже ковалентных, но многочисленней. Представим себе на минуту, что геологические связи разорвались, тогда по термодинамическим расчётам вода при комнатной температуре стала бы газообразной, так как ее температура кипения понизилась бы до –80 °С.

На вопрос о воде как о минерале такой ответ: в газообразном состоянии   вода является химическим элементом (химической материей), в жидком и твердом состоянии вода является минералом (геологической материей).

Теперь можно дать ответ на вопрос к рисунку 5, решение такое:

Слева показан диоксид кремния SiО 2, полученный химической реакцией, – это порошок. Молекулы в порошке связаны между собой скорее всего электростатикой.

Справа показан диоксид кремния SiО 2, полученный геологической реакцией, – это

кристаллы кварца – минерал, в котором молекулы диоксида SiО 2 соединены геологически. Молекулы в кристалле связаны между собой регулярно в мономолекулу, это объясняет оптическую прозрачность кристаллов кварца.

Схема образования связей в мономолекуле   диоксида кремния представлена на рисунке 9.

 

 

Рис. 9. Объединение молекул диоксида кремния в мономолекулу.

Отдельная молекула является химической материей, но:

ДИПОЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ МОЛЕКУЛ ЯВЛЯЕТСЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МАТЕРИЕЙ!!!

Обобщая данное определения, получается геологический принцип определения минерала:

МИНЕРАЛ – ЭТО ДИПОЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Это определение помогает раскрытию специфики собственно геологических движений, ведет к расширению границ геологической ФДМ.

Ранее считалось, что все взаимодействия веществ относятся к химическим реакциям. По определению: химическая реакция — это превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в другие вещества. При геологическом взаимодействии не происходит образования другого вещества, то есть исходные и конечные компоненты имеют одни и те же химические свойства. Есть различие только механических и физических свойств.

Изменение понятия минерал приводит к изменению определения минералов.   Геологическом  словаре определение «Кварц» :

Кварц [нем. Quarz, возможно, от Querklufterz – руда секущих жил; quartz] – минерал, SiO2 [ 23 [5]].

Стало: Кварц – минерал диоксид кремния.

Есть в геологическом словаре:

Вода [water] – химическое соединение водорода (11,19%) и кислорода (88,81%) .

Стало: Вода — минерал оксид водорода.

Межмолекулярных связей огромное количество, типы межмолекулярных связей показаны в таблице 2.

Таблица 2. Типы межмолекулярных связей

Из таблицы 7 видно, что энергия взаимодействия различных типов межмолекулярных связей примерно равна 10 ккал/моль. Это в десять раз менее энергии ковалентной связи, например, хлористого водорода HCl равна 431 кДж/моль = 103 ккал/моль = 4,3 эВ/ молекулу.

Углерод как исключение из молекул имеет принципиальное различие по ФДМ: графит –  химическая, алмаз –  геологическая.

Получено более обобщенное понятие «минерал», которое даст широкую дорогу для развития геологии.

6.                      Органические соединения

В.И. Вернадский подчеркнул глобальное значение живого вещества в образовании различных минералов: «Все минералы верхних частей земной коры – свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни» [ 4, С. 26].

Отметим высказывание В.И. Вернадского в книге «История минералов земной коры, т. 2» о воде: «…ясно, например, что толщи льда и морская вода не могут быть рассматриваемы как один и тот же продукт природных химических реакций, т. е. как один и тот же минерал.» [5, с. 172]. Здесь мы сталкиваемся с антагонистическим противоречием: одна и та же вода, но не «тот же продукт природных химических реакций»?

Вопрос не простой, но обратимся к аналогии. В химии есть атомы, как начальные элементы. Соединение атомов даёт новое вещество в виде атома второго рода, который называется молекулой. По аналогии с этим примером можно сказать, что морская вода является соединением минералов: воды и других минералов. Если в соединении минералов произошли необратимые изменения, то это будет новый минерал, так как свойства его будут отличаться от свойств исходных минералов.

Соединение минералов является производным минералом от исходных минералов, для различия введём понятие минерал второго рода:

МИНЕРАЛ ВТОРОГО РОДА – ЭТО ДИПОЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАЗНЫХ МИНЕРАЛОВ

Теперь становится понятным выше приведённое высказывание В.И. Вернадского: лёд – это минерал первого рода, морская вода – это минерал второго рода.

Есть минералы третьего рода, по аналогии с разделами химии: химия, органическая химия и супрамолекулярная химия. Одним из типов минералов являются органические соединения. Органические соединения — вещества, относящиеся к углеводородам или их производным.

Рассмотрим это на примере этанола. Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь) — одноатомный спирт с формулой C2H5OH

Для разрыва ковалентной связи молекулы этанола её необходимо нагреть до температуры 450 °С, при этом этанол разлагается на этилен и воду. Для разрыва дипольной (геологической) связи соединений молекул этанола её необходимо нагреть до температуры 78,4 °С – об этом знают все самогонщики. Свойства этанола аналогичные свойствам воды, а это означает то, что в этаноле присутствуют ковалентные и дипольные связи. Этанол в жидком состоянии является минералом.

Спирты можно рассматривать как производные воды (H−O−H), в которых один атом водорода замещен на органическую функциональную группу: R−O−H. Спирты, как и остальные органические соединения, являются минералами.

К минералам второго рода, как соединение соединений, относятся белки. Они получаются соединением аминокислот с выделением воды, как показано на рисунке 10.

 

 

Рис. 10. Схема образования пептидной связи.

В белке пептидная связь является видом дипольной связи.

Расширение понятия «минерал» позволяет понять геологическую материю как звено непрерывного развития природы от химии к биологии.

Рис. 11. Шагает белок

В 2007 году Сотрудники физического факультета университета Васэда (Department of Physics, Waseda University) в Токио разработали методику, позволяющую наблюдать за работой миозина V в реальном времени под микроскопом [26]. Шагающий белок миозина V умеет перетаскивать молекулу эндорфина по актиновым волокнам. Этот пример того как минерал может двигаться показан на рисунке 11.

В работах современных авторов высказывается предположение, обратное предположению Кедрова о «тупике» геологии. Например, Сальников В. Н. («Минеральный мир – основа зарождения жизни и эволюции человека») [ 16 [6]] показывает схожесть особенностей развития и формирования минералов как частей геологического вещества  с особенностями развития биологических организмов. К этому же направлению  отнятся  работы Стениной Н.Г. [ 17 [7]], в которых доказывается схожесть структур в минералах со структурами ДНК живых организмов. Жизнь   произошла из неживого геологического вещества.

7.                      Супрамолекулы

Вершиной развития геологической материи является супрамолекулы, которые взаимодействуют с другими объектами только информационно.

МИНЕРАЛ ТРЕТЬЕГО РОДА – ЭТО ДИПОЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ  МИНЕРАЛОВ.

Супрамолекулярные образования характеризуются пространственным расположением своих компонентов, их архитектурой, «супраструктурой», а также типами межмолекулярных взаимодействий, удерживающих компоненты вместе.

В целом межмолекулярные взаимодействия на порядок слабее пептидной связи. В основном эти объекты составляют миллионы атомов. Если в химии взаимодействие элементарной материи определяется величиной +10 Эв на элементарный объект, то супрамолекулярные объекты имеют  предположительно значение от + 0,1 эВ до – 0,1 эВ . Эти энергии соизмеримы с нагревом лужи солнцем днём и охлаждением её ночью.

Обратимость реакций взаимодействия супрамолекул с внешними объектами относит эти взаимодействия к информационным: распознание, захват, транспортировка, копирование.

Вершиной развития супрамолекул является ДНК, репликация которой показана на рисунке 10.

 

Рис. 10. Схематическое изображение процесса репликации ДНК

При делении ДНК она добирает необходимые части из внутриклеточного пространства – аминокислоты и прочее, то есть происходит соединение соединений. Сложность этой молекулы определяется уже тем, что в одной молекуле ДНК соединены 100 миллиардов атомов.

В целом межмолекулярные взаимодействия на порядок слабее пептидной связи, но они исчисляются миллионами. Обратимость реакций взаимодействия супрамолекул с внешними объектами относит эти взаимодействия к информационным: распознание, захват, транспортировка, копирование.

Следующим шагом развития природы минералов было появление организма. Организм – это соединение минералов. С появлением организмов наступает эра биологической ФДМ, как показано на рисунке 1.

Процесс  превращения неживой природы в живую  посредством синтеза РНК из более простых соединений пока не продемонстрирован экспериментально в полной мере, но дело идёт к этому: «В 1975 году …в лаборатории Эйгена продемонстрировали, что в смеси , содержащей только нуклеотиды и Qβ-репликазу, может при определённых условиях спонтанно возникнуть самореплицирующаяся РНК.

…В 2009 году группе учёных из университета Манчестера под руководством Дж. Сазерленда удалось продемонстрировать возможность синтеза уридина и цитидина с высокой эффективностью и степенью закрепления результата реакции … в условиях ранней Земли.

…В 2016 году опубликовано исследование, показавшее возможность синтеза всех рибонуклеотидов из формамида.

…В 2017 году была показана возможность самосборки уридина из рибозы, урацила и фосфорной кислоты.» [ 26 [8]].

Не далеко то время, когда учёные убедятся в том, что Природа способна создавать ЖИЗНЬ. С построением Природой организма завершается эра господства геологии и наступает эра биологии.

8.                       Геологическая ФДМ

Рассуждения Б.М. Кедрова о «мёртвости» геологической ФДМ строились на рудном представлении о минерале. При  этом для геологии нет места в этом ряду наук, так как поставить её перед биологией нельзя: это означало бы признание, что «живое возникло из мертвого Камня.» . Расширение понятия «минерал» как соединение молекул позволяет понять геологическую материю как звено непрерывного развития природы от химии к биологии.

Естественные науки располагаются в соответствии с ФДМ в следующем порядке:

МЕХАНИКА — ФИЗИКА — ХИМИЯ — ГЕОЛОГИЯ — БИОЛОГИЯ — СОЦИОЛОГИЯ

Законы в геологии в настоящее время являются закономерностями.

Геологическая ФДМ в системе ФДМ можно представить таблицей 3

Таблица 3. Геологическая ФДМ в системе.

ФДМ Предмет Энергия, эВ Конец эры, млрд лет назад
Физическая Элементарные частицы 106 12.9
Химическая

 

Атомы 10  4,6
Геологическая

 

Молекулы 0,1  4.5
Биологическая

 

Организмы – 1,0  3.8

Для познания геологической ФДМ даны такие ответы:

  1. Определение: Геология – это химия минералов.
  2. Место расположения: …— Химия — Геология — Биология —…
  3. История возникновения: 4,5 миллиардов лет назад.
  4. Первоэлемент: минерал первого рода – руда.
  5. Природа рождения: Минерал – это дипольное соединение молекул.
  6. Энергетика: дипольное соединение на порядок слабее ковалентных.
  7. Размер: 4 А – 1000 А.
  8. Виды: минерал первого рода, второго и третьего.
  9. Сверхматерия: организм.
  10. Природа вырождения: появление обратимых связей.
  11. Методы исследования: химические, физические, геологические.
  12. Наука — геология (геология минералов, органическая химия, супрамолекулярная химия).
  13. Законы: закономерности.

Таким образом геологическая материя соответствует всем требованиям к ФДМ.

Заключение

В работе показаны этапы развития геологической эры. Принципиальным критерием разделения химической и геологической ФДМ является появление дипольных соединений – геологической материи. Дано новое определение минерала как дипольное соединение молекул, это расширило представление о геологии от руды до органических веществ и супрамолекул. Наука геология станет на уровне химии и биологии.

Принятые сокращения: ФДМ — форма движения материи.

 

 

Литература

  1. Амшинский Н.Н. Проблемы гетерогенности и конвергентности в геологии // Методологические исследования в геологии и геофизике. Новосибирск : Наука, 1986. С. 86-99.
  2. Антология мировой философии, т. 4, АН СССР, “Мысль”, М., (1972).
  3. Вернадский В.И. История минералов земной коры. Петроград: Изд-во Научное химико-техническое, т. 1., 1923, – 208 с.
  4. Вернадский В.И. Биосфера. I–II. Л. : Науч. хим.-техн. изд-во, 1926.-147с.
  5. Вернадский В.И. История минералов земной коры, т. 2 (история природных вод) часть первая, Л: Госхимтехиздат, 1933.
  6. Вернадский В.И.: Минералогия. Лекции. Изд-во Московского Ун-та, М., (1910).
  7. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Наука, 2001.- 376 с.
  8. Годовиков А.А. Краткий очерк по истории минералогии, М.: Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН, 1998. — 169 с.
  9. Кедров Б.М. Классификация наук. Энгельс и его предшественники. т. 1. М.: Изд-во ВПШ и АОН при ЦК КПСС, 1961, -472 с.
  10. Кедров Б.М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. М: Наука, 1962.
  11. Кедров Б.М.: Энгельс и Ленин о геологии // Теоретические и методологические вопросы нефти и газа. Труды Института геологии и геофизики. Наука, Новосибирск. (1981). Вып. 512.
  12. Ленин В. И. Полн. собр. соч., 5 изд., т. 29, М.: изд. Политической литературы, 1969.
  13. Менделеев Д. И. «Философия и наука Д. И. Менделеева» Антология мировой философии, т. 4, АН СССР, М.: “Мысль”, 1972.
  14. Параев В.В., Молчанов В.И., Еганов Э.А. О философии геологии // Философия науки. 2003. № 1.
  15. Параев В.В., Еганов Э.А. Фундаментальные задачи геологии в свете общефилософских проблем единства мира // Философия науки. 2010. № 3.
  16. Сальников В.Н., Горохова М.С. Минеральный мир – основа зарождения жизни и эволюции человека // Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле : материалы III Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск : Изд-во Ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2014. С. 62-67.
  17. Стенина Н.Г. Происхождение минеральной воды. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2017. 129 с.
  18. Энгельс Ф. Диалектика природы. М.: Политиздат, 1982.
  19. Философия: Учебник для вузов / Под общ. ред. В. В. Миронова. — М.: Норма, 2005. — 673 с.
  20. Философский словарь, М.: изд. Политической литературы, 1981, -397с.
  21. Геология, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, [Электронный ресурс] // URL: https://vsegei.ru/ru/public/sprav/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=45289 (дата обращения: 25.11.2020).
  22. Минерал, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург, Словарь, [Электронный ресурс] // URL:https://vsegei.ru/ru/public/sprav/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=80058 (дата обращения: 25.11.2020).
  23. Кварц, [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86 (дата обращения: 25.11.2020).
  24. Разгадан механизм движения «шагающего белка», [Электронный ресурс] // URL: https://elementy.ru/novosti_nauki/430529/Razgadan_mekhanizm_dvizheniya_shagayushchego_belka#forum (дата обращения: 25.11.2020).
  25. Минерал, [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB (дата обращения: 25.11.2020).
  26. . Гипотеза мира РНК, [Электронный ресурс] // URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0_%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0_%D0%A0%D0%9D%D0%9A  (дата обращения: 25.11.2020)

 

[1] Философия: Учебник для вузов / Под общ. ред. В. В. Миронова. — М.: Норма, 2005. — 673 с.

[2] Амшинский Н.Н. Проблемы гетерогенности и конвергентности в геологии // Методологические исследования в геологии и геофизике. Новосибирск : Наука, 1986. С. 86-99.

[3]. Геология, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, [Электронный ресурс] // URL: https://vsegei.ru/ru/public/sprav/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=45289 (дата обращения: 25.11.2020)

[4]. Вернадский В.И.: Минералогия. Лекции. Изд-во Московского Ун-та, М., (1910).

[5]. Кварц, [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86 (дата обращения: 25.11.2020)

[6]. Сальников В.Н., Горохова М.С. Минеральный мир – основа зарождения жизни и эволюции человека // Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле : материалы III Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск : Изд-во Ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2014. С. 62-67.

[7]. Стенина Н.Г. Происхождение минеральной воды. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2017. 129 с.

[8]. Гипотеза мира РНК, [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0_%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0_%D0%A0%D0%9D%D0%9A  (дата обращения: 25.11.2020)

 82 total views,  2 views today