形成化學(xué)概念的思維方法
化學(xué)先生 / 2019-08-13
模型方法和數(shù)學(xué)方法：
理想模型作為一種抽象方法，對(duì)化學(xué)概念的形成有重要作用。例如，原子序數(shù)是一個(gè)重要化學(xué)概念。1913年莫斯菜（H. Moseley，1887~-1915）系統(tǒng)地測(cè)定了各種元素的特征X射線的波長(zhǎng)（λ），發(fā)現(xiàn)把各種元素按其特征X射線波長(zhǎng)的大小排列起來(lái)，其排列順序與元素在周期表中的順序驚人地一致。他把這個(gè)排列序數(shù)稱(chēng)為元素的原子序數(shù)（Z）。他還根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用數(shù)學(xué)方法概括出λ和Z之間的經(jīng)驗(yàn)公式，即莫斯萊定律：
＿＿
√1/λ=a(Z-b)
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，把莫斯菜定律和盧瑟福原子模型聯(lián)系起來(lái)，元素的原子序數(shù)正好等于其原子的核電荷數(shù)。莫斯菜定律是一個(gè)對(duì)化學(xué)有重大意義的發(fā)現(xiàn)。此定律與原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型相結(jié)合，為現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論中關(guān)于核外電子排布的理論奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并深人地揭示出元素周期律的本質(zhì)。由此可見(jiàn)，思想模型方法和數(shù)學(xué)方法的結(jié)合對(duì)現(xiàn)代化學(xué)概念的形成有重要作用。
形象思維和想象方法：
在探索科學(xué)概念形成機(jī)理時(shí)，愛(ài)因斯坦強(qiáng)調(diào)思維的自由創(chuàng)造。他認(rèn)為形象的整合與想象，便能導(dǎo)致形成新的科學(xué)概念。他認(rèn)為想象力是“知識(shí)進(jìn)步的源泉”，是“科學(xué)研究中的實(shí)在因素”；在現(xiàn)代自然科學(xué)的條件下，概念和公理離經(jīng)驗(yàn)越來(lái)越遠(yuǎn)，因此想象就顯得更為重要。
在科學(xué)研究中，在運(yùn)用歸納和概括方法得出概念和定律時(shí)，往往包含有想象和猜測(cè)的成分，這是由于研究者不可能一下子窮盡事物的全部?jī)?nèi)容，需要豐富的想象和猜測(cè)，而這種想象和猜測(cè)所得結(jié)果的可靠程度依賴(lài)于研究者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并要由實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)檢驗(yàn)。愛(ài)因斯坦的科學(xué)方法論思想正是把歸納概括方法中所包含的想象因素突出地提到主導(dǎo)地位。在化學(xué)研究中，在建立思想模型和進(jìn)行思想實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，形象思維和想象更起著十分重要的作用。
根據(jù)有機(jī)化學(xué)大師凱庫(kù)勒本人的自述，1866年他提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)模型，取得重大成就，其中想象起了很大作用。在范霍夫運(yùn)用模型方法創(chuàng)立立體化學(xué)（提出不對(duì)稱(chēng)碳原子概念和碳四面體構(gòu)型學(xué)說(shuō)）的工作中，在他設(shè)計(jì)和應(yīng)用范霍夫平衡箱思想實(shí)驗(yàn)和關(guān)于電解質(zhì)溶液滲透壓的思想實(shí)驗(yàn)的工作中，都表現(xiàn)出豐富的想象力。又如，1916年劉易斯（G.N. Lewis，1875~1946）提出共價(jià)鍵的電子理論，對(duì)于化學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。巴特薬特（Deo曾指出、“劉易有著特球的解和大膽的主張，他把物理學(xué)家的電子放慢至某種程度、以致有機(jī)化學(xué)家取于將它們置于自己的宏觀理解之下……“可見(jiàn)、在劉易期的這一工作中不僅運(yùn)用了軸象思維、也運(yùn)用了形象思維和想象。實(shí)際上、形象思維和想象屬手創(chuàng)造性思維、因就受到愛(ài)因斯坦等一批大科學(xué)家的重視。
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