М.В.Ломоносов, рассматривая содружество наук как необходимое условие развития естествознания, сказал, что слепой физик без математики, Сухорукий - без химии.
Много лет спустя выдающийся ученый XX в. В. И. Вернадский отметил, что рост научных знаний быстро сокращает расстояние между отдельными науками, а ученые все больше специализируются не по наукам, а по проблемам. Это позволяет, с одной стороны, углубиться в изучение явлений, а с другой - широчайшее охватить их со всех точек зрения.
Такая специализация создает важнейшую предпосылку для взаимодействия и взаимопроникновения наук. Взаимное влияние естественных наук - явление закономерное, характерное для всей истории естествознания. Места соприкосновения между отдельными науками были мостами, по которым шло взаимопроникновение одних знаний в другие.
Изучение процесса взаимодействия химии и смежных наук помогает понять ее место в системе естественных наук и роль в развитии естествознания.
Э. Фишер (1849) писал, что никакая другая естественнонаучная наука не связана с медициной таким крепким и глубоким связью, как химия.
Становление основ научной, экспериментальной и теоретической химии в XVII в. (Новые представления о химических элементах, первые количественные законы, введение методов: весового, газовой химии, создание приборов, предназначенных для изучения тепловых эффектов химических реакций и т.д.) обусловило ее дальнейшее бурное развитие и активное взаимодействие химии и биологии.
Относительно проблемы взаимодействия химии и биологии, то наибольший интерес представляет органическая химия. Я. Берцелиус (1807) предложил вещества, относятся к живой природе, называть органическими, а вещества, относятся к неживой природе, - неорганическими.
Укрепление методологической базы органической химии, а вместе с тем и расширение предмета ее изучения, произошло в результате создания А.Н. Бутлеровым (1861) теории химического строения органических соединений.
Вторжение химика Э. Фишера в биологию привело к замечательным результатам при изучении белковых веществ, сахаров, пуриновых оснований. В 20-х годах ХХ в. окончательно доказано белковую природу ферментов после того, как они были выделены в кристаллическом (чистом) состоянии, а также определены их строение. В 80-х годах осуществлен синтез инсулина и рибонуклеазы, методом ре-тгеноструктурного анализа определены молекулярную пространственную структуру белков.
В конце XVIII - начале XIX в. химики приняли участие в исследованиях, связанных с изучением биологических функций организма (дыхания, пищеварения и обмен веществ). На этой пограничной области физической химии и биологии родилась физиологическая химия.
Первое решение проблемы химизма превращения «чистого» воздуха в легких животных мы находим в работах А. Лавуа-зье. Последующими исследованиями было доказано, что окисление является основным источником животной теплоты, а дыхание - это не что иное, как горение. Последнее является незыблемым принципом физиологической химии.
Передовые ученые 20-30-х годов XIX в. считали, что физиология должна опираться на глубокое изучение химических процессов, происходящих в живом организме. Большая заслуга в этом принадлежит Ю. Либиха, который одним из первых применил закон сохранения и превращения энергии при решении проблемы энергетики организма. Он значительно расширил область химии, включив в нее вещества и явления, которые раньше изучались биологами-виталистов. Ю. Либих считал, что вещества, выделенные из живых организмов, являются химическими, поэтому их следует изучать физико-химически ми методами. По мнению ученого, физиология в своей эволюции пришла к такому состоянию, когда для изучения жизненных явлений ей понадобилась химия.
Отмечая значении химии и физики для развития физиологии, В. Либих понимал значимость взаимодействия наук. Без детального изучения химии и физики, как по мнению ученого, физиология и медицина не будут в состоянии решить важнейшие из своих задач - исследование законов жизни и устранения аномальных состояний организма. Либих предполагал, что путем химических исследований живой природы ученые приходят ясного понимание преобразований, которые происходят в организме.
Первые попытки применить методы математики и физики к решению биологических проблем сделано в XVIII в., После того, как Э. Эйлер выяснил принципы движения крови в сосудах. Выдающийся физиолог И. М. Сеченов изучал проблему поглощения газов кровью и солевыми растворами. Исследуя состояние СО2 в крови, И. М. Сеченов (1886) открыл закон растворения газов в водных растворах электролитов, который составляет основу современного учения о дыхательной функции крови.
Длительное время не была выяснена роль осмотического давления в растительном и животном мире. Я. Вант-Гофф (1886) доказал, что осмотическое давление в разбавленном растворе при одинаковых температурах и концентрациях равно давлению газа. Закон был положен в основу осмотической теории растворов, на основании которой удалось определить зависимость функции эритроцитов от осмотического давления навкружнои жидкости. Осмотическое теория растворов позволила Ж. Лебу применить физико-химическую методику для исследования одного из самых сложных процессов биологии - процесса оплодотворения. Значение этого открытия заключается в том, что изучение проблемы оплодотворения было перенесено из области морфологии в область физической химии.
В начале XX в. возникла иммунохимия - наука, изучающая химические процессы иммунных явлений. Между тем внимание ученых-химиков привлекала проблема взаимодействия антиген - антитело (токсины - антитоксины). Ее решением занимались выдающиеся ученые-химики П. Эрлих и С. Аррениус. Большинство веществ животного организма имеют коллоидную природу, а поверхностные, осмотические и капиллярные явления играют существенную роль в жизненных процессах, поэтому биологи обратили особое внимание на физическую химию, ее законы и теории.
Законы физической химии, прежде всего законы химического равновесия, можно распространить на целый ряд жизненных явлений, прежде всего на действие энзимов (ферменты вне живой клетки) как катализаторов (реакции, вызванные ферментами, являются обратимыми).
Начало XX в. ознаменовался возникновением новой фундаментальной концепции геохимической роли вещества в геологических процессах, которая легла в основу биогеохимии - науки, изучающей химические процессы земной поверхности в зависимости от развития органического мира. В.И.Вернадский показал, что живое вещество, живые организмы в результате деятельности осуществляли и осуществляют крупномасштабные преобразования земной коры. Например, «биогенная миграция атомов» охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Всего десять лет назад на перекрестке неорганической и биологической химии родилась новая смежная отрасль - главы бионеорганической химии. Течение такого короткого времени главы бионеорганической химия превратилась в самостоятельную науку, быстро развивается. Объектами ее исследований являются биокомплексы (биокоординацийни соединения), которые участвуют во многих биологических процессах. В состав комплексов входят биометаллы - «металлы жизни» (№, К, Са, Мп, Бе, Со, Мо и др.), а как лиганды используются различные атомы, молекулы, ионы.
Неорганической химия развивается по следующим направлениям:
1. Исследование биологически активных веществ как переносчиков кислорода и ионов (ионофоры).
2. Исследование антитоксина и миграции токсичных металлов в природе.
3. Изучение структуры и механизма действия металлоферментов.
4. Исследования и воспроизведения важнейших биохимических процессов (биохимическое моделирование биологических структур).
В теории познания философия выделяет эмпирический и теоретический уровни знаний, отличающиеся между собой полнотой, глубиной и широтой изображения изучаемых явлений. На эмпирическом уровне знания в основном приобретаются из опыта, наблюдений и экспериментов. На уровне теоретического познания изучаемое явление, всесторонне отражается не только на основании опытных данных, но и абстрактного мышления. В каждой области науки существуют теоретические основы, которые являются основой для изучения ее явлений. Существуют также общие закономерности для любых материальных систем. Их основу составляют законы термодинамики.
Историко-логический процесс формирования термодинамических законов и принципов утверждает общеобразовательных научную значимость и универсальность термодинамики.
Первое начало термодинамики - закон сохранения энергии - было открыто в результате тесного взаимодействия физики, химии, биологии. Суть закона заключается в том, что его всеобщность должна быть доказана для эквивалентного преобразования одного вида энергии в другой.