卡洛夫,H.

[拼音]:huaxue zhexue wenti

[英文]:philosophical problems in chemistry

化學從它的萌芽時期開始就與哲學相聯絡著。古代的煉丹術和鍊金術既是一種自然哲學,又包含著化學的原始形式。古希臘德謨克利特的原子論和亞里士多德的四元素說等包含著關於物質組成的初步猜測。近代R.波義耳的化學元素概念、A.L.拉瓦錫的質量守恆定律和J.道爾頓的原子論為18世紀唯物主義提供了自然科學的支柱;有機物的合成,化學元素週期律(見元素週期律)的發現等成就與其他領域的科學成就一起,日益展現出一幅自然界的辯證發展圖景。化學正創造出各種各樣甚至連自然界都沒有的新物質,加深了人們對物質形態的認識,豐富了自然界辯證發展圖景的絢麗畫面。

化學過程的本質

化學是從物質的組成、結構、性質方面研究各種物質相互轉變的科學,現代化學研究主要是在原子-分子水平上進行的。也有人認為,科學研究範圍只限於分子層次,因此化學也可以稱為分子的科學。根據目前科學水平所達到的認識,化學過程的本質是建立在電磁相互作用基礎上的化合與分解。一切化學過程所遵從的最普遍規律是質量守恆定律,一切化學過程的結果都實現了物質的根本轉變,並伴有新物質的生成。在這一點上它與一般物理過程不同。物理過程通常不造成物質的破壞和轉變,即使發生了物質的破壞和轉變,其目的也在於探尋物質運動的基本規律,而不是為了製造新物質。正是在這個意義上,可以把化學和物理學區別開來。物理過程是化學過程的基礎,兩者又是密不可分的。在歷史上,化學與物理學是相互促進的。例如,在化學原子論基礎上物理學才得以進入微觀領域;化學元素週期律促進了原子物理學對原子結構的研究。而微觀物理學的成就又為現代理論化學(量子化學)提供了概念基礎和方法。在研究微觀物質的結構方面,兩者更是緊密合作,難分難解。

化學理論的客觀性

化學理論歸根結柢是對客觀實在的反映,化學原子論的發展歷史為這一結論提供了有力的例證。古代原子論是思辨的。道爾頓在總結當時所知的化學變化中的經驗定律的基礎上,提出了科學的原子論。過了30年左右,德國物理化學家W.奧斯特瓦爾德運用能量轉化的觀點成功地解釋了化學催化現象,而道爾頓的原子論在當時尚難做到這一點。因而奧斯特瓦爾德否認原子的真實性,並進而主張把物質概念,包括原子概念,從科學中排除出去。由此形成了兩種對立的狀況,一方面,原子論已為大多數化學家所接受,並用以指導化學工作;另一方面,原子的真實性又受到懷疑甚至否定,原子論的客觀性面臨挑戰。20世紀初,原子、分子的真實性從實驗上確立以後,原子論的客觀性才終於被證實,從而打擊了否認化學理論是客觀事物和規律的反映,只把它視為主觀工具的工具主義觀點,也批判了把化學理論當作純粹思維產物的唯心主義主張。在量子力學原理和化學經驗事實相結合基礎上產生的量子化學,由於在實際應用中暫時只能用近似的方法,於是又出現了量子化學理論是否反映某種真實東西的疑問。對於量子化學理論反映的是微觀客體的真實狀態和運動規律,還是一種純粹的描述方式;它是否只是真實的實驗,而並不代表真正的存在等問題,還須要在認識論的基礎上深入探討。

化學進化和生命

現代高能天體物理學研究表明,化學元素具有起源和發展的歷史。天體演化學、化學和生物學的研究表明,生命的發生是自然界物質運動到一定階段的產物,它的發展包含著一個由量變到質變,由非生命物質經由化學進化到生命物質的辯證發展過程。

由化學進化到生命主要有四個階段:第一階段,由無機分子生成有機小分子;第二階段,由有機小分子生成生物大分子;第三階段,由生物大分子組成多分子體系;最後階段,由生物大分子組成的多分子體系發展為原始生命。這些階段的確立基本上還是一種假說,但從對化石和隕石的分析、星際小分子的發現以及模擬實驗和人工合成等結果看,在原始地球的條件下,化學進化的這幾個階段的自然發生是合理的。這種由低階向高階、由簡單到複雜的化學進化特點,使進化後期的分子在反應過程中出現自組織現象和維持化學振盪而形成的有序結構。生物大分子蛋白質、核酸等通過與其周圍環境進行物質、能量和資訊交換,形成耗散結構(見耗散結構理論),並逐漸生成生物體。

對化學進化的研究促進了對生命起源和生命本質的認識,有助於弄清物質從非生物到生物的發展途徑,弄清楚從化學運動形式向生物運動形式的過渡。化學是生物的基礎。隨著生物學研究深入到分子水平而出現了分子生物學,導致了生物學的巨大變革。分子生物學就是在分子和原子水平上研究生物物質(核酸、蛋白質)的結構及其作用機制的科學,這種研究一刻也離不開化學。生命的本質一般都與化學反應過程相聯絡。新近發展起來的生物工程,尤其是基因工程,就需要生物學家和化學家的緊密合作才能完成。

化學與人工物質

人類靠著世代經驗的積累而學會利用自然物。在漫長的時間裡,人們主要接觸的是自然界本身存在的“天然物質”,象石頭、木材等,或者是從自然物中分離出來的某些東西,象鋼鐵、焦炭等。化學和化學工業的產生和發展,使人類不但能繼續利用和分離“天然物質”,而且能合成出“人工物質”,生產出各種特殊效能的合金、合成纖維、合成橡膠、合成藥物等等。由於化學的主要任務是實現物質的轉變,直至按人們的意願依據自然規律創制出自然界所沒有的物質,因而它大大地豐富了人們對物質形態的認識。化學科學已經滲入到現代社會生產的一切部門和人類生活的各個領域,人們通過化學方法制造各種人工物質,以滿足多種多樣的物質生活和精神生活的需要,也大大促進了人工自然的形成和發展,並日益引起人類生產方式和思維方式的變革,推動著哲學的發展。