化學(xué)理論方法階段
化學(xué)先生 / 2019-08-07
到了19世紀(jì)，化學(xué)已經(jīng)積累了豐富的材料，急需加以整理、綜合，做出理論分析。這就推動(dòng)化學(xué)從搜集材料階段進(jìn)入到整理材料階段。由此也就促使化學(xué)方法從經(jīng)驗(yàn)方法階段發(fā)展到理論方法階段。即應(yīng)當(dāng)在完善經(jīng)驗(yàn)方法的同時(shí)，更進(jìn)一步發(fā)展抽象演繹假說(shuō)和比較等理論方法，以適應(yīng)化學(xué)發(fā)展的需要。這一時(shí)期得到發(fā)展的主要理論方法有以下幾種:
1.科學(xué)抽象。
自從18世紀(jì)后期拉瓦錫應(yīng)用定量方法實(shí)現(xiàn)了一場(chǎng)深刻的化學(xué)革命以后,定量研究引起了廣大化學(xué)家的關(guān)注，并在實(shí)踐中不斷取得重要成果，相繼發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量守恒定律、當(dāng)量定律和定比定律等系列經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。 但是，化學(xué)家還不了解自然界之所以存在這些定律的根本原因。這就需要研究闡明這些現(xiàn)象背后的共同本質(zhì)，揭示其內(nèi)在的聯(lián)系。然而在當(dāng)時(shí)的條件下,企圖運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法直接認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是不可能的。因?yàn)?ldquo;它們可能太小了，就是在顯微鏡得到改進(jìn)時(shí)也不能被人看見(jiàn)”，所以就必須運(yùn)用理論思維和科學(xué)抽象的方法去完成這一任務(wù)。19世紀(jì)的英國(guó)化學(xué)家道爾頓(J，Dalton,1766~ 1844)正是這樣做的。他在經(jīng)驗(yàn)歸納所提供的大量科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用概念、判斷、推理的理論思維方法，抽取出物質(zhì)內(nèi)部的共同本質(zhì),確認(rèn)了“不可見(jiàn)的"原子的存在，并就原子的不同類型、性質(zhì)和質(zhì)量等不能直接觀察到的屬性提出了科學(xué)論斷，從而找到了各個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律的內(nèi)部聯(lián)系和共同本質(zhì)，并建立起科學(xué)的原子論。正如俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫所說(shuō),原子論“把化學(xué)科學(xué)片斷的、經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)連接起來(lái)，達(dá)到確信一般的自然規(guī)律的普遍高度"，完成了一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。
2.演繹推理。
在道爾頓時(shí)代,理論化學(xué)的發(fā)展還迫切需要運(yùn)用演繹推理的思維工具。19世紀(jì)初、道爾頓在初步形成了他的原于論以后，就從這一普遍原理出發(fā)，考慮到一種元素的原子不僅可以同另種元素的一個(gè)原子相化合面成化合物，也可以同另種元素的兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)原子相化合而成化合物，而每種原子又都有固定的重量。這樣,用原子論就可以推知:在由兩種元素生成的多種化合物中,同一定重量的第種元素相化合的第二種元素的重址彼此間就必然會(huì)成為簡(jiǎn)單整數(shù)比的關(guān)系。18041 年化學(xué)家們運(yùn)用演繹方法推演出倍比定律。此后，道爾頓就根據(jù)倍比定律的邏輯推理,有目的地進(jìn)行了定量分析實(shí)驗(yàn)，從氮的氧化物等系列化合物組成分 析的數(shù)據(jù)中證實(shí)了倍比定律的成立。同時(shí)也進(jìn)一步檢驗(yàn) 和證實(shí)了他的原子論的真理性?？梢?jiàn),倍比定律的發(fā)現(xiàn)，從直接的意義上來(lái)說(shuō)并不是經(jīng)驗(yàn)歸納的產(chǎn)物，而是理論演繹的結(jié)果。盡管道爾頓在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方面遠(yuǎn)不如與他同時(shí)代的戴維、武拉斯頓和蓋.呂薩克等化學(xué)家那樣出色，但是由于他善于運(yùn)用科學(xué)抽象和演繹推理的理論思維方法，取得了與他同時(shí)代的其他化學(xué)家所不可比擬的成就。正如戴維所說(shuō)，道爾頓盡管“是個(gè)魯莽的實(shí)驗(yàn)家，但是幾乎總可以找出他所要的結(jié)果。他相信他的頭腦比相信他的手多些”。
3.假說(shuō)方法。
假說(shuō)方法是理論方法形成的一個(gè)重要標(biāo)志，因?yàn)檫\(yùn)用假說(shuō)方法能夠在已知科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，超出經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)的領(lǐng)城對(duì)未知現(xiàn)象做出假定性的說(shuō)明,正像1811年意大利化學(xué)家阿伏加德羅提出分子學(xué)說(shuō)時(shí)所做的那樣。當(dāng)時(shí)，道爾頓的原子論和蓋.呂薩克所發(fā)現(xiàn)的氣體“體積簡(jiǎn)比”定律的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間的矛盾處于不可調(diào)和的狀態(tài)。解決這一矛盾不能只依靠經(jīng)驗(yàn)方法，為此，阿伏加德羅在綜合了理論和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)兩個(gè)方面成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象和邏輯推理，提出了當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的、由數(shù)個(gè)相同原子構(gòu)成一個(gè)分子微粒的假定，從而解決了矛盾，把蓋.呂薩克定律和道爾頓原子論統(tǒng)起來(lái)，建立了原子分子學(xué)說(shuō)。這-假說(shuō)雖然在當(dāng)時(shí)由于尚未得到充分的實(shí)驗(yàn)證明而未獲承認(rèn)，但是在經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的科學(xué)實(shí)踐考驗(yàn)之后終于為化學(xué)家所接受，成為現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)。運(yùn)用假說(shuō)方法創(chuàng)建的原子分子論，為19世紀(jì)化學(xué)理論的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。
4.比較方法。
比較和對(duì)稱，相似是聯(lián)系在一起的， 比較是根據(jù)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)屬性之間的某些相似方面的對(duì)稱比對(duì)，以揭示其內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系的推理方法，比較法是近代化學(xué)得以完成其“整理材料“任務(wù)的又一重要工具。19世紀(jì)中期，化學(xué)家能夠把當(dāng)時(shí)已有的龐雜混亂的化學(xué)元素知識(shí)加以整理和綜合，發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素周期律就是一個(gè)證明。當(dāng)時(shí)，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫在長(zhǎng)期探索中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，要想把已發(fā)現(xiàn)的龐雜的化學(xué)元素納人到一個(gè)嚴(yán)整的自然體系之中，并揭示出它們之間內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，重要的就是“需要比較的方法"D。因?yàn)椋绻幌抻趯?duì)元素進(jìn)行個(gè)別考察，而不進(jìn)行總體的比較研究，就不可能發(fā)現(xiàn)元素在差別中的同一，就不可能發(fā)現(xiàn)各種元素間內(nèi)在的本質(zhì)的聯(lián)系,更不可能發(fā)現(xiàn)元索周期性的變化規(guī)律。為此，門捷列夫首先找到了原子量這種能夠反映元素特征的基本屬性作為元素比較的基礎(chǔ),并依此專心致力于找到肉眼看不到的、隱秘的共同本質(zhì)。這樣就使他在相似的對(duì)比中，看到了對(duì)周期規(guī)律性的真實(shí)的暗示，并終于在1869年發(fā)現(xiàn)了元素周期律，顯然，比較方法在這一過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。正如門捷列夫本人所說(shuō):“周期規(guī)律性是由60年代未期已有的各種比較和驗(yàn)證過(guò)的資料中直接得出的。它也是由上述資料綜合成的比較系統(tǒng)完整的表達(dá)。”
5.創(chuàng)造性思維。
創(chuàng)造性思維是科學(xué)研究中思維重大質(zhì)變和飛躍的過(guò)程。在19世紀(jì)中期，隨著化學(xué)研究從原子、分子深入到分子結(jié)構(gòu)的微觀水平,這是只靠經(jīng)驗(yàn)和感性直觀無(wú)法解決的問(wèn)題，只有運(yùn)用創(chuàng)造性思維來(lái)加以把握,其中一種重要手段是以非邏輯思維的通道,運(yùn)用某種形象思維的形式來(lái)對(duì)未知的化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行前所未有的、具有創(chuàng)見(jiàn)性的思索以求得真知，它常常是以想象或靈感的形式表現(xiàn)出來(lái)的。當(dāng)時(shí)的德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒(F. A. Kekule, 1829~ 1896)就通過(guò)這.渠道為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論做出了重要貢獻(xiàn)。1854年，在他對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的圖像進(jìn)行了長(zhǎng)期不懈的集中思考之后，有一天在馬車上打瞌睡時(shí)突然夢(mèng)見(jiàn)了“原子排隊(duì)”的情景,形成了他的有機(jī)物碳鏈學(xué)說(shuō)。1864年，在他對(duì)苯的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了長(zhǎng)期反復(fù)的研究之后,有一天在書(shū)房里打瞌睡時(shí)又夢(mèng)見(jiàn)了“一條銜著自己尾巴的蛇”在舞動(dòng)，這又使他悟出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)式，完成了又-重要發(fā)現(xiàn)。因此，如何運(yùn)用想象或靈感的方式進(jìn)行創(chuàng)造性思維，已經(jīng)成為當(dāng)時(shí)化學(xué)家感到饒有興味的思維方法.凱庫(kù)勒以讓“我們大家去學(xué)會(huì)做夢(mèng)吧”來(lái)號(hào)召化學(xué)家運(yùn)用創(chuàng)造性思維方法但是他也并未把這一方法 看得很玄妙，以為靈感之所見(jiàn)所感就會(huì)是真知。他強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行長(zhǎng)期的扎實(shí)的艱苦探索,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行理性的加工和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。他提出，在“我們的夢(mèng)未加清醒的理性研究之前,不要輕易發(fā)表"。
此外,模型方法也應(yīng)屬于創(chuàng)造性思維的范疇。它在原子分子論的建立、苯環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和反映分子三維空間結(jié)構(gòu)的立體化學(xué)的提出等化學(xué)結(jié)構(gòu)理論發(fā)展過(guò)程中，發(fā)揮了重要作用。
6. 辯證思維方法。
19世紀(jì)初期，道爾頓之所以能夠從宏觀現(xiàn)象人手建立起微觀的原子論，并依此解釋宏觀的化學(xué)現(xiàn)象，就在于他能夠自覺(jué)或不自覺(jué)地運(yùn)用了宏觀與微觀間的聯(lián)系、現(xiàn)象與本質(zhì)的聯(lián)系的辯證思維，運(yùn)用了從具體上升到抽象和抽象反作用于具體的辯證方法。阿伏加德羅提出的分子假說(shuō)，實(shí)際上是他能夠把看來(lái)是矛盾的原子論和“體積簡(jiǎn)比”的事實(shí)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用了矛盾分析的方法完成的。此外,1828 年有機(jī)化學(xué)家維勒(F. Wohler, 1800~1882)之所以敢于確認(rèn)自己從無(wú)機(jī)物合成的尿素正是動(dòng)物機(jī)體排出的有機(jī)物，實(shí)際上也是在于他能夠沖破形而上學(xué)自然觀的束縛，認(rèn)識(shí)到無(wú)機(jī)界和有機(jī)界之間具有內(nèi)在聯(lián)系的結(jié)果。
19世紀(jì)中后期由于化學(xué)理論研究的不斷深人，是現(xiàn)出哲學(xué)辯證思維的重要作用，辯證思維幫助化學(xué)家完成了許多重要發(fā)現(xiàn)。1869 年門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律除了運(yùn)用比較方法進(jìn)行理論思維外，還在于他以聯(lián)系的觀點(diǎn)看問(wèn)題,致力于尋找元素的原子量與其特性的聯(lián)系,還在于他”不自覺(jué)地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律”，從而“完成r科學(xué)史上的個(gè)勛業(yè)”；1861 年俄國(guó)化學(xué)家布特列洛夫(A M Bymp.1828~1886之所以能夠提出有機(jī)結(jié)構(gòu)理論，不管他是否已經(jīng)自覺(jué)意識(shí)到，實(shí)際上也是在應(yīng)用辯證法正確地處理了性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、現(xiàn)象與本質(zhì)之間的關(guān)系:而德國(guó)化學(xué)家肖萊馬(C. Schorlenrmer,1834~1892)則更為典型，他是-位自覺(jué)運(yùn)用唯物辯證法的化學(xué)家。他不僅依照辯證法考察了碳的四個(gè)化合價(jià)的等價(jià)性，解釋了同分異構(gòu)現(xiàn)象，而且還對(duì)整個(gè)化學(xué)發(fā)展做出了辯證的概括。他認(rèn)為“化學(xué)的發(fā)展是按辯證法的規(guī)律進(jìn)行的"D，從而把辯證法在化學(xué)研究中的應(yīng)用提到了前所未有的新高度。
化學(xué)史表明，19世紀(jì)化學(xué)領(lǐng)域中辯證思維的發(fā)展不是偶然的，它是二百多年哲學(xué)日益成熟并不斷向科學(xué)滲透的必然結(jié)果。早在17世紀(jì)，由于科學(xué)要徹底擺脫宗教神學(xué)的束縛就曾求助于哲學(xué)以提供方法,弗?培根的實(shí)驗(yàn)歸納法滿足了經(jīng)驗(yàn)自然科學(xué)的要求。同時(shí)，笛卡爾也以其演繹數(shù)學(xué)法 運(yùn)用到應(yīng)用數(shù)學(xué)較成熟的科學(xué)領(lǐng)域，為科學(xué)提供了有力的數(shù)學(xué)工具。在18世紀(jì)和19世紀(jì)初，由于科學(xué)日益需要以聯(lián)系的觀點(diǎn)和發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)“整理材料”,這就更迫切要求哲學(xué)提供辯證的認(rèn)識(shí)工具。為此哲學(xué)家康德(L. Kant,1724~ 1804)提出太陽(yáng)系起源和演化的假說(shuō)，首先在當(dāng)時(shí)僵化的自然觀上打開(kāi)第一個(gè)缺口,并力圖把哲學(xué)變?yōu)榉椒ㄕ摗５?，他卻唯心地宣稱“科學(xué)認(rèn)識(shí)是以先天的理性去整理后天的經(jīng)驗(yàn)”，導(dǎo)致了思維和存在的割裂,陷入了不可知論。黑格爾(G, W.F. Hegel.1770~ 1831)則為自然科學(xué)提供了本質(zhì)上是革命的辯證法工具。但是他卻試圖把自然界運(yùn)動(dòng)形式從低級(jí)向高級(jí)的發(fā)展看成是“絕對(duì)觀念”的外化變來(lái)的，因此，仍未能提供一個(gè)理想的認(rèn)識(shí)工具。 到了19世紀(jì)中葉，馬克思和恩格斯在總結(jié)了當(dāng)時(shí)哲學(xué)和科學(xué)成就的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了唯物辯證法，從而在思想方法的基礎(chǔ)上滿足了科學(xué)發(fā)展的需要，為化學(xué)辯證思維的形成和發(fā)展奠定了哲學(xué)基礎(chǔ)。同時(shí)它也為化學(xué)正確處理觀察與實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)與理論、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、歷史與邏輯等方法之間的關(guān)系提供了指南，為化學(xué)方法向現(xiàn)代過(guò)渡創(chuàng)造了理論條件。正如恩格斯所說(shuō),19世紀(jì)的科學(xué)家“不論自己愿意與否，都不可抗拒地被迫考察理論的一般結(jié)論”，都要自覺(jué)或不自覺(jué)地應(yīng)用辯證法?；瘜W(xué)家們也一-樣，他們都紛紛自覺(jué)或不自覺(jué)地應(yīng)用辯證思維，使辯證法成為化學(xué)研究和整個(gè)科學(xué)研究的主導(dǎo)認(rèn)識(shí)工具。
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|