總之,在化學理論發現的活動中,邏輯思維和直覺思維的運用是十分重要的,而且它們在不同類型的創造思維過程中所發揮的作用,又有所不同。正是直覺和邏輯的關聯和互補才賦予一個化學家以深厚的創造力,使得他們在化學發現的道路上不斷建樹。可以看出,隨著現代化學的發展,這種趨向將越來越明顯。
二、化學檢驗方法的運用
這裏主要是探討化學理論檢驗活動或“化學檢驗的邏輯運用”範圍的合理性問題。
隨著化學從收集材料轉向整理材料(始於18世紀與19世紀之交),化學走進了理論領域,並越來越成為一門“思維著的科學”。顯然,隻要化學在思維著,它的發展形式就是化學假說。從這個意義上說,所謂對化學理論的檢驗實質上也就是對化學假說的檢驗問題。化學假說是指對於化學物質、化學現象及其本質、規律或原因的某種推測性的說明方式或解釋。這種解釋化學事實的理論(它的發展形式即化學假說)通常是多元的。例如,對於物質燃燒這個事實既可能用燃素說來解釋,也可能用氧化說來解釋。那麼,究竟要選擇哪一種解釋呢?或者說應當接受哪一個理論和應當拒斥哪一個理論呢?這就是化學理論的證實與證偽問題,或對化學假說的肯定性驗證和否定性驗證問題。
關於對假說的否定性驗證(即化學理論的證偽),運用邏輯學中的否定推理,可以使得對假說的否定性驗證簡單易行。因為這種推理能保證全稱陳述為單稱陳述所否證。如果用t表示全稱陳述,用P表示由t演繹出的單稱陳述,則否定後件推理可以表示為:
例如,在承認燃素是有重量的物理實體的前提下,我們可以從“一切燃燒過程都可以歸結為燃素的吸收或釋放”這一全稱陳述(t),演繹出“鐵的煆燒是鐵釋放燃素的過程”這一單稱陳述(p)。考察p,鐵釋放燃素變為灰渣(鐵—燃素=灰渣),燃燒後應該減重。但實驗結果是鐵燃燒後增重。(~p)據此得知,把一切燃燒過程歸結為燃素的吸收或釋放是錯誤的(~t)。這樣,燃素說就得到了否定性的驗證。誠然,並非所有化學假說都那麼容易得到否定性的驗證,並非所有理論都那麼容易證偽。在這裏,還存在著複雜性的一麵,表現之一就是化學理論具有“韌性”。當一個化學理論的檢驗出現同實驗事實相反(或發現同預測相反的事例)時,隻要相應地對這個理論作某些修改,或者作出新的輔助性假說為它辯護,就可以繼續存在下去,以待新的檢驗。例如元素周期律於1869年提出後,盡管門捷列夫預言了類鋁、類硼、類矽等元素並得到證實,但當時並未預見到惰性元素的存在,並且也沒有能滿意地解釋元素依原子量遞增順序發生顛倒的事實。然而這也並未使元素周期律得到證偽,而是促進了元素周期係理論的發展。
化學理論證偽的複雜性,其表現之二是在於一個化學理論未取得確證,並不意味著它已被完全證偽,而永遠被拒斥於化學知識大廈之門外。例如:古代的煉金術理論盡管被淘汰,但作為其合理性的部分——“一種元素可轉化為另一種元素”,並不因此就被證偽。到了原子能時代,該合理部分卻被確證了,進而被接納進科學知識的大廈之內。
關於對化學假說的肯定性驗證(即化學理論的證實),傳統邏輯學認為,對假說的肯定性驗證有三種方法:(1)假說所論及的潛在根據,隨著時間的推移變得可以通過觀察和實驗進行檢驗。現代物理學和化學對原子假說及分子假說的肯定性驗證就是一個例征。(2)在同一研究領域內並存的多個假說中,除一個外都得到了否定性的驗證,則剩下的這一假說是可以接受的,可稱此法為“排除法”或“逆證法”。例如,在探索元素性質與原子量關係的過程中曾提出眾多假說,諸如三素組、六元素表、八音律、元素周期律等,結果除門捷列夫的元素周期律外都得到了否定性的驗證。這樣,剩下的元素周期律就成為可接受的和公認的,即得到了肯定性的驗證。
(3)從某些更普遍的原理中推演出被檢驗的假說。這種方法可稱為對假說的理論證明。在道爾頓的原子理論建立以後,當量定律、定組成定律、倍比定律等描述性假說就成為其推論,因而可以認為這些描述性假說獲得了理論證明。同理,蓋斯定律作為假說的提出盡管早於能量守恒原理,但隻是在熱力學理論建立並從中推演出蓋斯定律以後,才最終獲得了理論證明。
總之,化學理論在檢驗過程中(無論是證實還是證偽)都存在著複雜性。因此,從嚴格意義上說,那種試圖通過有限數目的觀察和實驗,想要最終證實某種化學理論或普遍定律、原理是不可能的。同樣,想要明確地最終證偽也是不可能的。研究化學理論的證實和證偽的合理性問題,比較切實有效的途徑和方向則是應當把對證據的定量分析與定性分析結合起來,把靜態考察和動態考察統一起來,以便能夠從實驗技術的曆史發展和理論競爭的曆史發展中來探討化學理論的證實和證偽的合理性標準問題。
三、化學發展邏輯方法的運用
這是探討化學理論的演變與更替過程或“化學發展的邏輯”運用合理性方麵的問題。
應當看到,立足於化學發展曆史的研究,依照化學活動的實際狀況來描述化學理論的發展模式是合理的、有效的。美國科學哲學家庫恩立足於科學史研究提出了如下科學發展模式:常規科學——科學危機——科學革命——新的常規科學——新的利學危機——新的科學革命……。在庫恩看來,當常規科學家(例如普利斯特列)在舊規範(如“燃素說”)的指導下解決難題的活動(如金屬燃燒增重、二氧化碳的發現、氧氣的發現等)遇到困難和失敗時,就會出現“反常”。當一次次的反常發展到嚴重地動搖人們對舊規範(如“燃素說”)的信心時,即出現了“危機”。一旦有人(如拉瓦錫)提出了對立的新規範時(如氧化說),危機就加深了,進而導致一場科學革命(對近代化學來說是第一次化學革命)。這時,越來越多的科學家(如近代化學家)放棄舊規範而采納新規範。在這裏,庫恩把包括化學在內的科學的發展不是看作單純是知識在量上的積累,而看作是一種新規範代替舊規範的過程。這種看法雖然不無正確性,但是卻相對忽視了科學發展中的累進性(或繼承性),未能科學地說明新規範代替舊規範的原因,對常規科學的作用估計偏低。實際上,化學革命是變革與繼承的結合、革命性和累進性的統一。化學的創新可以說是不間斷的,點滴的創新積累到一定程度就突破了舊規範、舊傳統,產生新規範、形成新傳統。這就是化學革命的產生。