化學方法的運用
化學方法的運用,如果從化學方法體係的邏輯結構方麵考察,則主要是涉及到了化學發現方法、化學檢驗方法和化學發展邏輯方法等三個方麵方法的運用問題。
一、化學發現方法的運用
這裏主要是探討化學發現活動範圍的合理性問題,或“化學發現的邏輯”的運用問題。化學的發現從廣義上說,應包含化學理論的發現、化學事實的發現和化工技術的發現。但就其中心內容來說應該是指化學理論的發現。從曆史的角度來看,化學發現存在著兩種模式:一種是強調演繹的邏輯功能,另一種是強調歸納的邏輯功能。前者在近代化學誕生之前占優勢,後者在近代化學時期占優勢。這兩種不同傾向的化學發現模式,如同總的科學發現模式一樣,都可以溯源到亞裏士多德。因為他首先建立了一個關於科學研究的歸納—演繹模式(程序的理論)。但是他過於強調的還是演繹法,認為任何一門科學都應當是通過一係列演繹證明而構成的命題係統,當然化學也不例外。而其中作為一切證明的出發點的是一般性程度最高的“第一原理”。其它的一般性程度較低的命題都是由第一原理演繹出來的。也就是說,主要是把科學方法歸結為演繹邏輯,似乎科學發現隻是通過演繹程序來實現的。
亞裏士多德的四元素說和原性說,對於古代化學來說可以看作是“第一原理”。因為由它演繹出了較低層次的化學元素觀念、物質結構觀念以至一整套煉金術的理論。應該肯定,“亞裏士多德是形式上確鑿無疑的形式邏輯及其三段論(即演繹法)的創立人。”他把這個發現運用到科學理論上來,也作出了相當大的貢獻。但是,也應該看到他所強調的演繹法存在著明顯的局限性。這種方法隻能實現真理的轉移,而不能實現真理的綜合。包括化學史在內的科學史已經證明,科學理論、原理的發現不能僅僅歸結為演繹的功能。如果說,亞裏士多德的演繹法對於數學學科(尤其是幾何學)是起了巨大作用的話,那麼對於包括化學在內的實驗科學來說,其推進作用是相當微小的。因為,實驗科學所追求的主要目的是發現,而不是從公認的前提得出的形式證明。例如,“從元素不能再分割為更簡單的物體”的前提出發,在1890年以前未嚐不可得出一個正確的已知元素表;但是到1920年以後再運用這個前提就會把所有放射性元素排除在外。
從波義耳開始,與近代化學一齊前進的則是探討歸納邏輯與強調歸納法對於化學理論發現的意義。眾所周知,以培根、穆勒為代表的學者繼承了亞裏士多德的歸納—演繹模式,又重點發展了歸納方法,十分強調科學理論是依靠歸納法從事實材料推導出來的。培根提出,歸納程序的理論應作為“新科學方法”,並認為科學發現是通過歸納程序來實現的。波義耳深受培根的科學方法論和機械論的微粒哲學的影響。在他的化學和物理學研究中,十分強調實驗和歸納法的邏輯功能。同時,非常嚴格地遵循機械論解釋的原則。由此建立了他的歸納法和微粒哲學,為構築近代化學理論體係奠定了基石,並開始把化學確立為科學。
無疑,歸納法對近代化學的作用是重大的,但由此認為一切化學發現是通過歸納程序來實現的,則是片麵的,不符合化學史實的。實際上,化學理論的發現是一種複雜的創造性思維的結果。化學理論的建立固然要依據於化學經驗,但卻不能由經驗邏輯地導出。在這裏,不僅需要多種邏輯方法的運用(歸納、演繹、分析、綜合、比較、分類以及類比等),而且還需要邏輯和直覺的互補。
化學理論發現過程的起點是問題,而終點是找到能夠解答問題的理論。在該過程中並沒有普遍有效的固定模式或發現程序,其中有邏輯途徑也有非邏輯途徑(或稱直覺思維)。前蘇聯學者B·M·凱德洛夫認為,若按化學發現的獲得過程是否符合科學認識運動的正常進程,可以把它們劃分為以下兩大類:
第一類的化學發現是指基本上按照科學認識活動的正常進程得到的發現,即主要是通過正常的邏輯途徑而得到的。例如,采用契合法(又稱求同法)和差異法發現了燃燒、呼吸和氧氣的關係;采用共變法發現了氣體的波義耳定律、道爾頓分壓定律以及法拉第電解定律;運用剩餘法(本生和基爾霍夫)在光譜分析實驗中發現了銣和銫等。這些都是采用一般歸納法總結的發現。又如:元素周期律的發現是綜合性理論總結的發現。在該創造活動過程中,門捷列夫盡管受到直覺思維的重要啟迪,但他主要是通過把歸納法與演繹法相結合,並運用比較—綜合法而完成了這一科學勳業。再如:在理論解釋的發現中往往起主要作用的是模型法。人們所熟悉的化學鍵理論,它之所以能獲得重大發展的關鍵就在於提出了更多更好的能夠解釋新的化學實驗事實的新的分子模型。
第二類的化學發現是指以不符合科學認識發展的正常進程的方式而得到的發現。這類化學發現主要是通過非邏輯途徑而得到的。也就是說,在這類化學發現中直覺、想象力等常常起著關鍵作用。由於這類化學發現必須衝破已有的錯誤認識、錯誤方法及傳統思想等束縛,必須提出嶄新的觀點、概念或理論。因此,要使這類創造活動得以實現,往往需要思維過程的中斷與飛躍,需要某種遠離經驗的思維方式來填補現實的空白。這就要借助於科學的直覺和豐富的想象力。我們可以在固體多肽合成、苯環結構的設想、電離理論的建立、惰性元素氬的發現及其在周期係中位置的確定等化學創造活動中,看到這種非邏輯思維方式的關鍵作用。