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實(shí)證主義與化學(xué)
至少?gòu)某霈F(xiàn)哲學(xué)探究的書面記載開始,一直挑戰(zhàn)人類的一個(gè)大的哲學(xué)問(wèn)題就是:我們可以知道什么?這個(gè)問(wèn)題包含兩部分:一個(gè)是本體論,另一個(gè)是認(rèn)識(shí)論。本體論問(wèn)題是指到底有什么需要知道,世界是由什么構(gòu)成的,認(rèn)識(shí)論問(wèn)題是指構(gòu)成世界的事物中我們可以知道的有哪些。當(dāng)然,這兩個(gè)問(wèn)題是緊密相關(guān)的,因?yàn)檎軐W(xué)家們被他們的認(rèn)知模式束縛在世界由什么構(gòu)成這個(gè)本體論思維中,不管認(rèn)知模式是通過(guò)神的啟示還是通過(guò)科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)主義。
抽象與具體的化學(xué)元素概念
巴舍拉曾經(jīng)宣稱,化學(xué)正在演變成一門事實(shí)越來(lái)越少而作用越來(lái)越多的科學(xué),但是他沒有考慮到儀器技術(shù)的全部虛擬性潛力,化學(xué)家們可以通過(guò)先進(jìn)儀器深入考察物質(zhì)實(shí)體的微觀結(jié)構(gòu)。威廉·布拉格(William Bragg)在1910年代發(fā)明的X-射線衍射技術(shù)為探索隱藏的原子和分子的結(jié)構(gòu)世界打開了一扇窗口。利用這個(gè)技術(shù),現(xiàn)在有可能“看到”或者說(shuō)至少能推演出物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),以及在某些可測(cè)量的物質(zhì)宏觀性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)之間建立聯(lián)系。但是,這種能夠觸及物質(zhì)微觀構(gòu)成的技術(shù)創(chuàng)新也沒有宣布元素說(shuō)的終結(jié)或者說(shuō)化學(xué)的滅亡。
化學(xué)還原至量子力學(xué)的質(zhì)疑
物理學(xué)家們野心勃勃地想要把所有化學(xué)現(xiàn)象還原至原子的量子力學(xué)。理由非常容易理解。原則上,化學(xué)范疇完全限定于薛定諤方程描述的電子分布中。有了已確立的原理,化學(xué)剩下的就是細(xì)節(jié)問(wèn)題了。縱然只知道像氫和氦這樣只有一個(gè)或兩個(gè)電子的簡(jiǎn)單原子的薛定諤方程的精確解,但是物理學(xué)家們?nèi)匀挥欣碛烧J(rèn)為,隨著數(shù)學(xué)工具技術(shù)的提高特別是數(shù)字時(shí)代帶來(lái)的計(jì)算能力的極大提高,所有其他元素和化合物的近似解將越來(lái)越接近真值。因此,原則上講,化學(xué)至少可以從量子力學(xué)中推演出來(lái)。
作為物理與化學(xué)界定的物質(zhì)品質(zhì)特質(zhì)
我們現(xiàn)在嘗試找到將“物理學(xué)精神”與“化學(xué)精神”分離開來(lái)的真正分割點(diǎn)。然而,分割不關(guān)乎原子論這種事情,原子論可以理解為假定存在真空和離散物質(zhì)單元的一種理論。事實(shí)上,原子論所隱含的物質(zhì)的不連續(xù)性與化學(xué)結(jié)合現(xiàn)象的解釋如此契合,以至于倍比定律和定比定律成為19世紀(jì)支持采納化學(xué)原子論的一個(gè)關(guān)鍵論據(jù)。
化學(xué)與物理學(xué)的本體論
直到18世紀(jì),“物理學(xué)”一詞(來(lái)自希臘單詞phusis,主要強(qiáng)調(diào)的是大自然的本質(zhì))仍然指的是除數(shù)學(xué)之外的整個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域。因此,化學(xué)僅僅是物理學(xué)中的一個(gè)特定范疇。然而,轉(zhuǎn)變物質(zhì)的技藝與科學(xué)遵循了一個(gè)獨(dú)特的路徑。隨著中世紀(jì)煉金術(shù)理論與實(shí)踐的發(fā)展,轉(zhuǎn)變物質(zhì)的技藝與科學(xué)被賦予了一個(gè)不同的形象。
化學(xué)與物理學(xué)
很顯然,嘗試用量子理論來(lái)解釋化學(xué)的方法只能隨著量子力學(xué)在20世紀(jì)的發(fā)展而出現(xiàn),但是這種還原論方法的歷史卻由來(lái)已久。一般而言,還原論是指這樣一種觀點(diǎn),即一門科學(xué),比如化學(xué),可以還原至更加”基礎(chǔ)性的”科學(xué),對(duì)于化學(xué)而言,這種所謂的基礎(chǔ)科學(xué)即是物理學(xué)。
原子與元素概念的長(zhǎng)期并存
雖然我們有理由說(shuō)現(xiàn)代化學(xué)不是亞里士多德哲學(xué)的直接傳承,但是皮埃爾·迪昂認(rèn)為是,所以我們有必要花點(diǎn)時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)他對(duì)這個(gè)問(wèn)題的推理。迪昂的化學(xué)思想發(fā)表在《混合體和化學(xué)組合物》(The Mixt and Chemical Combination)一書中,一本書名聽起來(lái)很過(guò)時(shí)的書,特別是與他撰寫的書名為《物理理論的目標(biāo)與結(jié)構(gòu)》(The Aim and Structure of Physical Theory)的物理學(xué)著作相比較時(shí),就更顯得過(guò)時(shí)了。
施塔爾化學(xué)觀與拉瓦錫化學(xué)觀
18世紀(jì)初,在把化學(xué)領(lǐng)域從物理學(xué)版圖中劃分出來(lái)的嘗試中,格奧爾·厄恩斯特·施塔爾應(yīng)用了亞里士多德關(guān)于真正混合體與表觀混合體之間的劃分法。雖然機(jī)械物理學(xué)可以解釋“聚集物”現(xiàn)象,但只有化學(xué)能夠解答“混合物”問(wèn)題。聚集作用是組成單元的并存,可以從機(jī)械力學(xué)方面理解,比如質(zhì)量和運(yùn)動(dòng),但是混合是涉及親和力個(gè)體要素之間的結(jié)合。
亞里士多德四元素理論與現(xiàn)代化學(xué)的...
亞里土多德四元素理論的兩個(gè)特征似乎在一定程度上支持它與現(xiàn)代化學(xué)之間的連續(xù)性。首先,四元素理論的多元化特征表明,我們可以將多樣化的自然現(xiàn)象簡(jiǎn)化到幾個(gè)不可再簡(jiǎn)化卻可以區(qū)分的實(shí)體,但是不存在普適的唯一類型的物質(zhì)。然而,我們?cè)诤暧^水平觀察到的現(xiàn)象仍然可以通過(guò)若干終極元素的混合獲得解釋。
元素論和原子論
如同元素學(xué)說(shuō)一樣,原子理論的首次闡述發(fā)生在古老的希臘,遠(yuǎn)在化學(xué)成為現(xiàn)代這種形式之前。當(dāng)時(shí)化學(xué)無(wú)疑已經(jīng)累積了相當(dāng)多的化學(xué)反應(yīng)的實(shí)踐知識(shí)(特別是物質(zhì)的有用轉(zhuǎn)變的相關(guān)知識(shí)),但是這些知識(shí)主要是與技能相關(guān)的默認(rèn)知識(shí)及隱性知識(shí),掌握知識(shí)的人僅局限于從事染色或者冶金等化學(xué)藝術(shù)的實(shí)踐者們。
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