化學方法的演化(1 / 3)

化學方法的演化

自從威克裏布(Wiegleb)1790年出版了《化學興起及發現史》以後的200多年來,化學史的研究已經取得了相當廣泛和深入的進展。但是,與此不相稱的是,有關化學方法曆史研究卻很少有人做過比較深入的探討。這不能不說是一個不足。

化學方法是化學研究的不可缺少的工具。化學家掌握化學方法的程度,反映了他的化學智慧和創造能力的水平。化學方法的曆史是化學方法演化規律的體現,是從科學方法論的高度對化學科學整體曆史的深刻概括。因此,考察化學方法的曆史,將會有助於化學家更好地掌握化學方法,有效地開展化學研究;有助於更深刻地揭示化學史實背後的寶貴啟示,直接地為化學現實研究服務。同時,也還可開拓出一條化學史研究的新的途徑。

我們認為,化學方法的曆史是經曆了思辨方法→準實驗方法→經驗方法→理論方法→綜合方法等五個發展階段構成的。

一、思辨方法階段

主要是指公元前2世紀以前的古代化學方法發展階段。這一時期化學的基礎雖然是以火提供的高溫條件實現的製陶、冶銅和煉鐵等實用化學工藝,然而真正能夠反映當時化學理論認識水平的成果還是自然哲學家們提出的物質理論,特別是元素說和原子論。

自然哲學家提出這些理論時,雖然也運用了原始的觀察、類比和邏輯等方法,然而就其實質來說,根本上還是一種思辨的方法,即在人類感官所獲得的尚不充分的事實基礎上進行構思和臆測的方法。應當說,無論是中國的五行說,還是恩培多克勒的四元素說,或是留基伯的原子論,都是思辨方法的產物。古代自然哲學家在尚不具備科學實驗的條件下企圖說明物質的組成和結構等本質問題,也就隻能運用這種方法去實現。

思辨方法所依據的事實盡管還不夠充分,並帶有一定的主觀隨意性,但是它畢竟是使人們的認識超出了經驗水平,達到了一個準理性認識的高度,並得到了一些樸素的含有合理成分的結論,從而對近代化學理論的形成發揮了重要作用。當然,它所得到的結論還是籠統的、模糊的,特別是還未能依靠科學實驗在細節上得到證明。因此,思辨方法還隻是一種處於萌芽形態的化學方法,還需要向以科學實驗為基礎的科學方法過渡。

二、準實驗方法階段

主要是指從公元前2世紀到公元後15世紀的煉金術時期的化學方法發展階段。煉金術雖然是一種具有濃厚神秘色彩的化學活動,然而也是化學發展中的一大進步。因為煉金家不同於自然哲學家,他們不是崇尚思辨,而是熱衷於化學實際操作,從而能夠突破猜測的、狹隘的思辨方法的局限,完成了一些化學發現,取得了許多並非神秘的實際的科學成果,為近代化學的誕生創造了條件。因此,煉金家的方法盡管還夾雜著許多神秘的以至巫術的成分,然而就其主導方麵來看,應該說是一種接近於化學實驗性質的方法。當然還不能算作是一種科學的化學實驗方法。其主要原因有三:(1)實驗目的的虛幻性。期望用化學操作實現金屬嬗變或製得“長生不老”之藥;(2)理論的神秘性。乞求於萬能的“哲人石”或“萬物有靈論”;(3)方法的幼稚性。認為會“服金者壽如金,服玉者壽如玉”,原因在於“蓋假求於外以自堅固”,等等。因此,煉金家的方法隻是一種尚不具備科學目標、科學理論和科學方法論的“實驗方法”,是一種準實驗方法或類實驗方法。它還需要向科學的實驗方法方麵轉化。

三、經驗方法階段

主要是指16世紀到18世紀期間的化學方法發展階段。這一時期化學的主要任務是“搜集材料”,對物質及其性質進行分門別類的研究。這就需要運用化學實驗手段對物質進行分解或分析,建立科學的化學實驗方法。波義耳和拉瓦錫作為這一時期的兩個代表人物,他們從哲學上接受了弗·培根倡導的“新工具”的思想,從科學上移植了伽利略和牛頓的實驗方法,先後建立了定性和定量的化學實驗的方法,為化學的發展提供了有效的科學工具。化學家不僅依此獲得了大量經驗知識,而且還進一步概括和提升出了科學的元素概念和燃燒理論,確立了科學的近代化學,並實現了一場深刻的化學革命。

這一時期化學方法的主要特征是:(1)具有明確的科學目的性,即不在於追求“點石成金”之類的虛幻夢想,而在於“揭示宇宙之奧秘”,發展化學科學;(2)具有較高的科學嚴密性,能夠“以量求質”,以致否定了“火素”或“燃素”的存在,推翻了錯誤的學說,成為檢驗化學真理的尺度;(3)具有較強的經驗性。當時的化學家盡管已經在一定程度上注意到經驗的上升和理論的概括,並已得到了卓有成效的成果,然而就其主導方麵說來,他們還是比較強調“實驗決定一切”和“知識不能超出經驗範圍”,比較重於實驗歸納而輕於理論推演,主要還是一種偏於實驗的經驗方法。長此下去就會限製人們對於化學運動深層本質的認識。因此,化學的進一步發展,就需要推動化學方法從經驗方法階段向理論方法階段過渡。

四、理論方法階段

主要是指進入19世紀後的化學方法發展階段。這一時期化學的主要任務是“整理材料”,對波義耳以後百年來積累的豐富的經驗加以概括,建立近代化學理論基礎。在這種形勢下,經驗方法已不敷應用而退居到次要地位,理論方法則上升到主要地位。具體表現在抽象、演繹、假說、比較和非邏輯思維等理論方法比過去任何時期都發揮了日益重要的作用。

1.抽象法

在近代原子論的建立過程中起到了決定性的作用。當時對於尚“不可見”的原子是無法用經驗方法感知的,而隻能依靠概念、判斷、推理、運用科學抽象方法去把握,並從一係列定量經驗定律所反映的事實中抽象出共同本質——原子,從而確立了這一劃時代的偉大理論。

2.演繹法

道爾頓運用這一方法推出了倍比定律。他在形成原子論的思想以後,依照化學反應是“一定重量的原子”重新組合的觀點,合乎邏輯地推知了倍比定律的存在,然後才以定量分析氮的氧化物組成等實驗加以證實。這裏,演繹法發揮了主導作用。

3.假說法

分子學說的提出是這一方法應用的典範。當時原子論和“體積簡比”定律正處於尖銳的矛盾狀態。由於涉及到了尚無法觀察到的原子和分子,隻靠經驗方法就不中用了,而需要根據已知事實,運用假說方法對未知分子的存在提出假定。這樣才可能建立起統一的原子分子論。