化学中的哲学思想

化学中的哲学思想究竟什么是世界观，从高中起，这一问题就一直困扰着我。通过这一学期的学习，我了解到人类正是在自身认识世界和改造世界的实践中形成了世界观和与之相应的方法论。所谓世界观，就是人们对整个世界的根本看法，根本观点。世界观，观者，看也。它看的是“整个世界”，而不是“局部世界”。用中国哲学的话说，它看的是宇宙“大全”。如果我们看世界的时候，看的是“局部世界”，那就不叫世界观了，不叫哲学了，而叫科学。这就在看的范围上把哲学和科学区别开来了。而且哲学看的是“整个世界”最深层次的本质，而不是“整个世界”的表层现象。人们的世界观往往通过其做事的方式即方法论表现出来。方法论是人们认识和改造世界所遵循的根本方法的学说和理论体系，方法论同世界观是统一的。而哲学是系统化、理论化的世界观，又是方法论。正如前面所说的，哲学的研究对象是整个世界，而科学的研究对象则是部分世界。哲学作为一门科学知识，它是理论化的世界观，是关于整个世界一切领域的一般知识，是对自然知识、社会知识和思维知识的概括和抽象化总结。哲学和具体科学知识的关系是一般和个别的关系。具体科学知识是哲学的基础，哲学则为具体科学提供理论指导，正如我们在课堂上探讨的结果：哲学是路灯，为我们照亮前行的路。而化学是自然科学的一大分支,它是研究物质的性质及其组成和结构的关系,以及物质的化学变化及其规律的一门科学。化学的研究与发展离不开哲学思想,正如恩格斯所指出的“一个民族想要站在科学的最高峰,就一刻也不能没有理论思维”。在化学科学的产生和发展过程中始终贯穿着哲学思想。化学是一门自然科学，也是一门实验科学、基础科学。这是由它所研究的对象所决定的，这就从本质上决定了化学与哲学有着不可分割的关系。以物质为研究对象的化学学科，可以说无时无处不与哲学有关，哲学问题渗透于化学问题的方方面面。化学研究的是物质的变化,不是凭空想象中的变化。物质的变化是永恒的、绝对的，物质世界会永远按照其本身固有的规律运动、变化、发展，这也是唯物论的根本出发点和根本观点。物质与运动永不可分这正如电子永无休止地在原子核附近做高速运动。物质的根本属性是运动,原子核外电子的转移、分子的运动、原子核的裂变、橡胶的老化、金属制品的被腐蚀等等也充分证明了这一点。人们在化学研究中总结出了很多的规律，但这些规律又都不是绝对的，一切以时间、地点、条件为转移，这不正是马克思主义活的灵魂吗？按照原子核外电子排布的三大规律，原子外层电子应先占满3d轨道，再占据4f轨道，但是由于钻穿效应和屏蔽效应，事实情况与理论相反。此外，在元素周期表中，同周期元素的原子的半径随着原子序数的增加而减小，但是在镧系中却出现了镧系收缩现象；绝大部分固体物质的溶解度随着温度的升高而增大，但是也有少部分物质的溶解度随着温度的升高而减小，如熟石灰Ca(OH)2，也存在部分物质的溶解度随温度变化不大的情况，如KCl的溶解度。在化学研究中，这些例子有很多，这表明化学中存在着很多规律性的认识，这具有普遍性，但是不同事物的各自特性即特殊性也是存在的，矛盾的普遍性和特殊性是相互联系的。我们在化学研究中不能犯形而上学的错误。化学反应中，特别是有机反应中，当一个主反应进行的时候，无法避免一些复杂的副反应的发生。例如乙醇在140℃加入浓硫酸可以发生分子间脱水，生成乙醚；在180℃加入浓硫酸，可以发生分子内脱水生成乙烯。但是人们无法通过控制温度而得到单纯的乙醚或者乙烯，在140℃会避不可免有少量乙烯生成，180℃也会有少量乙醚生成。主副反应可以说是一种矛盾，其中主反应起着主导的、支配的地位，副反应的存在影响制约着主反应的进行。而人的主观能动性就在于发现了这个规律，并且尝试各种方法，创造各种条件遏制副反应的发生，使反应沿着主反应的方向进行。例如在烯烃聚合反应中，人们发现了Zigga-Natta催化剂，大大提高了主反应的进程。化学中的可逆反应实际上是一个动态平衡过程，人们为了使反应向某一个方向进行，就会根据勒沙特列原理采取一些措施，如增加反应物的浓度会使反应向产物的方向进行；提高温度会使反应向吸热的方向进行，增大压强会使反应向压力减小的方向进行，合成氨工业正是运用了这一原理。这些，恰恰反映出哲学中关于物质与意识，主观能动性和客观规律性的辩证关系。物质决定意识，意识依赖于物质，意识能够反映物质并反作用于物质。承认规律的客观性，并不是说人在规律面前是无能为力的。人们通过自觉活动能够认识规律和利用规律，通过对化学现象的研究，人们能总结出许多规律，用这些规律处理我们在科研及生活上遇到的诸多问题，从而推动科技与社会的进步。在物质的化学运动中，量变与质变既相互区别又相互渗透、相互转化。量变积累到一定程度就会引起质变，没有量变就没有质变。蛋白质、橡胶、纤维素等高分子化合物之所以具有一般有机化合物所没有的特殊性质，首先在于它们的分子量特别大，并由许多重复的结构单位组成长链大分子。一般有机物的分子量在500以下，而高分子物质没有确切的分子量，只有平均分子量，随着聚合度的不同，高分子的分子量可以达到上百万，这样大的分子量导致其化学性质起了突变，产生异常的弹性性能、抗拉性、韧性、耐高温性、吸水性等等，从而使高分子材料成为材料行业的一支生力军。对于化学反应，必须使反应物分子的能量提高到活化分子的高度，才能发生化学反应；按照过渡态理论，必须使反应物的分子能量足以克服其势能垒，才能发生反应。这正如恩格斯在论述质量互变规律时指出的：“在自然界中，质的变化——以对于每一个别场合都是严格地确定的方式进行——只有通过物质或运动(所谓能)的量的增加或减少才能发生。”所以，没有有关的物体的量的变化，是不可能改变一个物体的质的。化学这门学科得以生存和发展的源泉就是实验。拉瓦锡是通过实验发现了燃烧的氧化本质,从而推翻了燃素说；维勒由于在实验中偶然实现了尿素的人工合成，从而打破了无机和有机的界限；“近代化学之父”道尔顿在长期从事气象观测和气体实验的基础上，创立了近代原子论；居里夫妇经历过无数次失败，终于从沥青铀矿中首次制得放射性元素擂和钋，这些都是刻苦实验的结果。虽然进入二十世纪以来，理论化学的研究获得了惊人的进展，化学与数学、逻辑学等密切结合，但是理论的推导和数学计算结果正确与否还需要经受实验的检验。因此，在化学的任何一个分支中，都离不开实验。没有实验,就不可能有化学的今天和明天。通过实践，我们认识世界、改造世界。归纳和演绎是一对普遍适用的逻辑方法，在化学研究中得到了广泛的应用。归纳的基本过程是：由个别到一般，由事实到概括。无论是实验方案的设计还是实验结果的整理，在一定程度上都反映了归纳的思维过程。我们在做大量的化学实验之后，就要对实验结果、实验现象、实验数据进行冷静地分析，从中总结出一定的规律，得到启示，这有利于进一步开展工作。通过归纳，由事实得到概括性的结论，可抽象为共同点，上升为本质规律。例如，拉瓦锡在对某些酸研究的基础上，运用归纳得出结论，认为酸是一种含氧的化合物；接着，戴维通过归纳，得出结论：氢才是酸不可缺少的组元；不久，布朗斯特和劳瑞在他们的基础上进一步归纳，提出了酸碱质子理论；后来，路易斯又指出，酸是能接受电子对的任何物质，碱是能给出电子对的任何物质，这就是广义的酸碱理论。这是对酸碱化合物较为全面和本质的概括。由此看出，一个理论的提出是在对前人的工作总结归纳的基础上发展起来的，我们在学习的过程中，要懂得用批判的眼光看待已有的结论，要学会扬弃，从而促进自身的提高和科学的进步。演绎的基础是一般结论，其思维行程表现为从一般到个别，因此能更多的得到个别，所以有加速理论形成、扩大理论面、发现新物质的作用。例如我们在合成中发现某一配体和铁离子有很好的配位作用，那么由于同主族元素的性质相似性我们就会很自然的想到这一配体和镍离子也可能有类似的作用，就会有目的的进行实验。演绎的思维方式往往使我们有预料不到的收获。我们在基础化学理论的学习中，常会遇到关于统一问题的不同假说，化学家们借助于假说，可以从观察实验中确立事实，过渡到建立理论和创造发明。所谓“假说”，就是人们根据已有知识，对于所研究的事物或现象作出初步的解释，它是人们关于某一事物或现象的原因还没有知道的时候所作的一种推测。假说是建立在推理之上的。化学假说是由科学假说过渡到科学理论的形成与发展过程。例如苯环结构的推测是建立在假说基础上的成果，苯分子的分子式当时已经广为人知，但是人们无法运用经典的结构价键方式描绘出其结构。而凯库勒具有丰富的想象力,有一次他在书房中打瞌睡，梦见碳原子的长链象蛇一样盘绕卷曲，忽然蛇被激怒而咬住自己的尾巴尖，就形成了环状。他从梦中得到启发,使他在探索苯分子结构中产生了新的联想和类比，打开了一条新的思路，导致了苯环假说的提出。化学理论的发展实际上就是通过做实验，观察到现象后利用已有知识进行解释，建立相关假说，并预测相关实验的结果，随后，又通过做实验去检验假说的正确性，不正确再建立另一个假说……如此，经过实践——认识——再实践——再认识的循环往复，我们对化学现象的认识不断加深，不断接近本质。在化学史上作出重要贡献的著名化学家们的科学研究中往往体现出了很多哲学方法，在他们的言行中也时常闪烁着哲学的智慧。鲍林是现代著名的美国化学家，是杂化理论和共振论的创建人，也是化学结构理论和键参数的开创者。鲍林认为，事物都是互相联系的，一个人的知识构架不能单薄，所以他虽然是化学家,但是他比一般的化学家掌握了更多的数学和物理学知识，他从玻尔、薛定谔、布拉格等物理学家那里了解到物理学理论和实验的最新进展，事实证明，这使他终生受益。1927年，他在对离子的大小和离子晶体的结构研究中，根据薛定谔方程导出原子结构模型，计算了多电子原子和离子的电子屏蔽常数，然后通过对离子间相互作用力和离子大小的关系的讨论中得出离子半径，再将这种计算值和实验数据进行分析比较，经过多种校正而获得一套比较令人满意的离子半径表。他在研究中将物理学的基本原理与化学实验结合在一起了。鲍林认为学科之间是交叉的,所以他非常注重边缘学科的研究。例如，他从他建立的三电子键理论和过渡金属杂化理论得到启发，从磁性角度探讨血红蛋白的结构。他提出蛋白质分子的螺旋结构,一方面是依据酰氨基的平面性，另一方面是根据对蛋白质晶体的X射线测定的长期研究。他把结构化学的知识运用于一些非常有生命力的新兴学科，解决新的研究课题，开拓新的学科边缘地带，就形成了一种优势，取得一般人在短期内很难取得的成果。人们在化学研究中，除了使用先进的科学仪器等物质手段之外，还必须使用化学方法这种思维工具。现代化学与早期化学相比较，具有从宏观向微观、从静态向动态、从定性向定量、从描述性向推理性过渡等特点。这些特点表明，现代化学的发展，一步也离不开理论的思维，需要有正确的哲学观点作指导。我们作为化学专业的学生，不仅要学好本专业的知识，还应该加强对哲学理论的学习，树立正确的世界观，培养理性思维。这对我们的专业学习和个人发展都是非常有益的。