化学变化和化学进化的关系

化学变化，一般地说是物质分子转变为其他物质分子的过程。化学变化有三个显著特点：第一，化学变化是反应物的变化，确切地说是反应物分子的变化；第二，这种变化是通过“反应物——产物”的关系体现出来的；第三，反应物和产物的位置可以互换，或者在同一关系中，即同一反应中互换

（如何逆反应），或者在不同关系中，即不同反应中互换，在此反应中 A 是反应物，B 是产物，在另一反应中 A 是产物，B 是反应物。因此化学中研究变化时，仅仅研究“反应物——产物”的现存关系，既不必追溯反应物分子的过去，也不必询问产物分子的未来。

化学进化是在自然条件下所发生的向前发展的变化，是前进的变化，它的显著特点是不可逆性和方向性。化学进化也通过关系表现出来，但是这种关系不是“反应物——产物”的简单关系，而是“过去——现在——未来” 的历史关系、发展关系。同时，这种关系应当是在自然条件下形成的关系， 模拟是人为的，但模拟是以自然过程为原型的，而且模拟是为了了解自然过程。因此，研究化学进化不能像研究化学变化那样只就现状研究现状，而要从现状出发追溯过去，建立一定的模型探索物质分子在自然条件下的进化和发展。

化学变化和化学进化既有区别又有联系。化学变化是物质分子的质变， 化学进化是有方向性的变化，是沿着从低级到高级，从简单到复杂、从无序到有序，从有序程度较低到有序程度较高的方向的变化。化学进化是通过化学变化实现的，离开了化学变化也就不可能实现化学进化。有理由认为，地球上（或宇宙间）的物质，是通过多种多样的化学变化而逐步从简单到复杂、从低级到高级的进化直至生命的产生。化学进化是从总体的、综合的观点观察的化学变化，化学变化则是从局部、分析的观点考察的化学进化。

化学变化的一般方程式所表示的，就每一具体变化过程而言，A→B，A 和 B 相比，很难说哪一个简单哪一个复杂，因而很难说 A→B 是进化还是退化， 只能说它们是化学变化。然而，通过自然选择的作用，从无机物分子到有机物分子，从有机小分子到有机大分子，进而到生物大分子，则显示出分子的进化序列和化学进化过程，这种进化序列和进化过程又是通过无限多样的化学变化逐步实现的。迄今为止，如何通过化学变化实现化学进化，仍然是个尚待深入研究的问题。

提出化学进化问题，或明或暗地以生命起源为标准。恩格斯在《自然辩证法》等著作中，就是以生命运动形式为标准提出了一个运动形式发展序列： 机械运动形式→物理运动形式→化学运动形式→生命运动形式。在这个序列中，化学运动形式的发展方向指向生命的产生。由此可以引伸出一个问题： 在化学运动范围内，如何判定简单和复杂、低级和高级，一句话，如何判定进化和发展？

首先讨论简单和复杂问题。从化学哲学文献来看，对于以什么标准判别简单和复杂，大体上有以下几种观点：

第一，组成和结构标准。组成的量和质表现为组成之间的相互作用性质， 因此转化为结构要素及其关系，结构的基本要素包括相互作用的强度和数量以及相互作用形式——平面的或立体的。从这种观点看来，在元素（原子） 层次上，从氢到铀以及铀后元素，核电荷数增加，电子壳层也逐渐复杂化； 在分子层次上，从星际小分子到生物大分子，组成和结构的复杂程度提高。有些化学哲学文献把化学研究的物质分成原子层次、分子层次、超分子层次， 大体上就是依据组成和结构标准划分的。

第二，反应能力标准。反应能力即化学活性，可以从质和量两个方面加以描述。质的描述或定性描述，不仅表现为直接获得的产物上，而且还表现为个别的最终产物上。这就是说，评定物质的化学活性，必须考虑它以后的

转化能力。从这个意义上说，反应活性表现为化学元素或化合物进一步发生反应的可能性，表现为进一步反应的潜力，甚至可以说表现为进化、发展的潜力。量的描述，表现为形成化学键的难易程度。如果依据这个标准考察化学元素的复杂性问题，就应当考虑两个因素：与其他元素发生相互作用的能力和形成多原子结构特别是形成长链、网状、立体结构的能力。从这个标准看，组成有机化合物的元素，首先是碳的反应能力要大大超过其他元素的反应能力。从物理构成物的观点看，铀原子比氢原子复杂，而从作为化学构成物的化学元素来看，化学元素的复杂性不总是正比于物理复杂性。也可以这样说，元素周期系所表示的元素的顺序，从物理构成物的观点看，复杂性是直线增加的，而从化学构成物的观点看，从氢到碳复杂性增加，而后又减小。许多文献特别关注碳元素，它不仅能够彼此相互连接，而且具有数量惊人的异构体。

第三，功能标准。功能是系统与外界环境相互作用中所表现出来的行为， 就化学系统而言，化学功能是化学系统在与其他物质发生作用时表出来的性质，它与反应能力有密切联系，但又不等同于反应能力。例如，某种物质分子在化学反应中表现为具有一定反应能力的试剂（反应物），当它与另一种物质分子发生反应时表现出特定的性质或功能。从功能标准看，物质分子的功能越多样，在化学反应中能够扮演的角色越多，也就越复杂。而它能够扮演什么角色，一般地说，取决于分子的结构，分子所具有的功能团的数量和性质。许多无机化合物或者是酸，或者是碱，它们具有单一的功能，有些无机化合物虽然具有两性，但在一类反应中主要呈现酸性，在另一类反应中主要呈现碱性。许多有机化合物，如上面所举的丙氨酸分子，具有不同功能的相容性，这是复杂性的重要标志。

第四，信息标准。一个系统的信息量增加表明复杂程度增加。有人提出分子信息量反映分子结构特性和分子的复杂程度。有机化合物产生的新特性是与它们自身存在和保持相对独立的功能团相联系的。

上述四种标准各有自己的优点和缺点，各有自己的适用范围。它们不是彼此孤立的，而是相互联系的，仅仅用某一个标准都很难解释全部化学事实。因此，有没有可能制订出一个综合的统一标准，是一个难题，也是尚待化学哲学研究的一个问题。

现在要问，化学中从简单到复杂，或者说复杂程度的提高，是否意味着从低级到高级的发展呢？例如，

nNi→[Ni]n

无论从组成、结构方面看，还是从功能方面看，右边（产物）比左边（反应物）要复杂。然而能够由此说左边的物质比右边的物质低级，右边的物质比左边的物质高级吗？显然不能。这就表明，在化学中，简单和复杂的关系不能完全等同于低级和高级的关系。事实上，人们对化合物的分类，很少考虑历史因素，只是把它们按照不同类别并列起来。例如，把化合物分成无机化合物和有机化合物，把无机化合物分成酸、碱、盐，把有机化合物分成烃、醇、酸、醚等。

在化学主要研究化学变化的条件下，是没有也不可能从进化、发展的角度解决分类问题的。长期以来，化学既不了解或不重视地质学中的现实主义的方法论，也不了解或不重视生物学中的进化学说和方法论。正如前面说过

的，只有当化学研究以生命起源作为标准和碑石的时候，才能引入进化、发展的观点，将历史主义作为方法论。现在的问题是，如何以生命起源作为标准，在化学领域具体地贯彻自然历史主义的方法论，其中包括在化学研究的物质对象的分类中体现化学进化的观点，仍然是个悬而未决的问题。

如何对化合物进行分类，实际上存在着两种相互对立的观点。一种观点认为，对于化合物不能采用生物学的分类原则进行分类。从林奈时代开始， 在动物和植物物种之间已发现了有序的等级关系，而要在化学研究的客体—

—化合物——中间发现这种进化顺序的一切尝试都没有获得具体结果。依据这种观点，“发展的原则（发生学的分类方法）在化学中是不适用的，或者说至少是为时尚早的”。①另一种观点则认为，发展的原则在化学中同样是适用的，至少在化合物分类中可以体现出发展的系列。例如，黄衡平在《论化学物质的进化和化学物质的层次分类》一文中②，根据耗散结构理论，将化学物质的进化分为三个阶段：分子个体，分子简单聚集态，分子复杂聚集态。每个阶段之中又分成若干小层次，如分子个体分成无键分子，共价键分子和配位键分子。从无键分子进化、演变成原子间的相互作用，形成共价键分子。共价键分子是原子与原子的相互作用，由此进化、演变成原子与分子间的相互作用，发展为配位键的组织形式。分子个体从无序向有序进化形成同种分子的简单聚集态。下一个阶段则是复杂聚集态，最后是以 DNA 和 RNA 为代表的大分子胶体，DNA、RNA 是最复杂最高级的化学物质，同时也是最简单、最低级的生命物质，在这里化学物质的性质已升级为生命物质的功能。论文把多种多样的化学物质作了系统的分类，体现了化学物质的进化，具有重要的理论意义。当然，这种分类也仍有一些问题需要进一步探讨，如简单聚集态到复杂聚集态如何过渡，上述物质的进化顺序是否与自然过程相符合等。