化学不仅是我们时代的物质生活和经济生活中不可缺少的因素,而且也 是我们时代的特殊意识形态自然科学中不可缺少的组成部分,并对自然科学 的发展产生着重大影响,具有重要的科学职能。
化学在自然科学中是以其揭示物质分子转变规律为特征而同其它自然科 学学科保持着差别与联系,并处于承上启下的中间地位,推动着其它自然科 学学科的发展。具体看来,主要表现在以下几个方面:一、科学发展的知识基础 化学以其特有的化学观察和实验等手段所揭示出的有关物质的组成、结构和变化等方面的认识,是整个自然科学发展所不可缺少的重要知识基础。 换句话说,如果没有化学科学诞生后 300 多年来所取得的一系列化学成果, 自然科学也就没有可能发展到今天的高度水平。例如没有化学在 19 世纪初道 尔顿对原子量的测定以及在此基础上所建立的化学原子论,没有随后门捷列 夫所发现的化学元素周期律等一系列成就所提供的知识基础,物理学就不可 能在 20 世纪初建立量子力学,揭示微观原子结构的奥秘,以及产生原子物理 学和基本粒子物理学,就不可能出现 20 世纪的物理学革命,以及随后产生的 一系列辉煌成就。实际上,化学不仅是物理学的发展知识基础,也是所有自 然科学发展的知识基础。
二、科学发现的认识工具
化学能够以其特有的化学实验分析手段,对物质的质和量的两个方面做 出鉴定,从而可以成为其它科学进行科学发现的“眼睛”,找到研究成果。 相反,如果忽视化学分析手段的应用,就可能功亏一篑,导致失败。例如,1934 年意大利物理学家费米在实验室本来已经实现了核裂变的过程,然而由于他未能对反应产物进行化学分析,却错误地认为是人工造出了“超铀元 素”,并迫不及待地公布了这一“伟大发现”,成了科学界的一大笑柄。然 而在事隔 4 年以后,1938 年德国化学家哈恩等人却在重复这一实验过程中运 用了化学分析手段,对反应产物进行了“质”的鉴别,从而说明并非是什么 “超铀元素”,而是两个原子量较小的元素钡和氪,从而惊人地发现了核裂 变现象,为人类开辟了利用原子能的新纪元。为此,哈恩等人荣获了 1944 年的诺贝尔奖金。
费米的失败和哈恩的成功,有力地说明了化学分析工具在科学发现中所起到的关键作用。费米的失败,正如他的学生西格列 20 年后所说,是在于他 们忽视了化学的帮助,以致“放过了真理”,成为“核分裂现象上的盲人”, 而哈恩的成功,则如著名物理学家迈特纳所说,是“用纯化学方法取得的”。
①因此科学史家赫尔内克认为,“我们在核研究中得以取得如此巨大的成就, 不应归功于物理学家,而应归功于化学家”。②显然,这句话说得并不过分。 化学所提供的认识工具对其它学科发展的促进作用是十分明显的。
三、经验科学的理论基础 化学发展到今天,尽管还不能十分精密地描述化学运动规律,成为像数学和物理学那样理论性很强的学科,然而对于一些以高级运动形式为研究对① 赫尔内克:《原子时代的先驱者》,科学技术文献出版社,1981 年版,第 333 页。
②
同上,第 311 页。
象的,尚处于经验发展阶段的学科来说,化学仍可成为它们的理论指导基础。 例如生物学在长期以来关于生命的本质和遗传的机制等一系列重大问题一直 处于一种模糊不清或“知其然而不知其所以然”的状态,只能停留在宏观现 象的描述上,限制了生物学的发展。但是,自从 20 世纪以来化学对蛋白质开 展深入研究后,特别是 20 世纪 50 年代以来化学对另一重要生命物质脱氧核 糖核酸(DNA)开展深入研究,并取得突破性成果之后,由于在分子水平上揭 示了这两大生命物质的组成、结构和相互关系,并成功地进行了人工合成, 就使得生物学能够透过现象,深入本质,认识到关于“由蛋白质和核酸构成 的多分子体系”的生命本质,以及 DNA 分子自我复制的遗传机制,从而把生 物学的研究推进到分子层次,诞生了分子生物学,为现代生物学的发展奠定 了雄厚的理论基础。因此,人们把化学协助生物学阐明的蛋白质和 DNA 分子 结构的杰出成就,誉为是生物学继达尔文进化论建立以来的第二个发展里程 碑。可以看出,化学提供的理论指导,把生物学的研究提高到了前所未有的 理论高度。化学对其它经验性学科的理论指导作用亦如此。