认识化学的整体结构和建构化学发展的模式是为了更好地认识化学发展 规律，科学地预见化学发展的未来，从而更有效地推动化学的进步。为此， 必须在建构化学发展模式的基础上，进一步探讨化学发展推进动因的问题。 从已建构起的化学发展模式可以看出，从化学内在逻辑的意义上说，化 学的发展实质上就是化学问题和理论假设之间的变换和转化过程。若使这个 过程能够高效的运行，需要两方面的动力：一个是化学系统内部理论层次和 经验层次矛盾运动的推力；一个是来自于社会经济结构和文化结构的拉力。 这两方面的动力一方面保证着每一环节都能有效地完成自己的职能；另一方 面使各个环节之间的动作趋于协调，即保证上一环节的输出能够成为下一环 节所要求的输入。如果仅有内在的推力或外在的拉力，那么充其量只能保证 其中的一条，而不能同时满足两条。下面仅从化学系统内外各种矛盾运动的分析入手，探讨一下化学发展的动力。 一、化学系统内部的矛盾运动 从化学发展的内在逻辑上看，主要存在三个层次的矛盾运动。第一层次是实验事实与化学理论之间的矛盾运动；第二层次是化学理论之间的矛盾运 动；第三层次是化学认识主体的美学追求同化学理论体系自身逻辑基础的完 备性和表达形式的完美程度之间的矛盾运动。
1.实验事实与化学理论之间的矛盾运动
在化学科学的演化与进步史上，化学家从事实验的理论动机有时并不十 分明确。他们据以建构理论的实验事实也常常不甚准确。化学家所以能够在 自己的工作中避免使偏差或错误放大和膨胀，就在于他们在自己的实践中形 成了一套有效组织材料、修正理论的规范、程序和方法。这些规范、程序和 方法的有效运用是通过化学实验这个环节来保证的。波义耳所以成为近代化 学的奠基者，就在于他把严密的实验方法引入了化学，并吸收了笛卡几的理 性演绎法和把它同实验归纳法结合起来，实现了化学方法的伟大变革。由此， 化学才真正成为科学。
化学理论与化学实验的矛盾运动从两个方面展开，一方面是化学实验为理论的提出、修改、突破、重新建构提供实验依据；另一方面表现为理论对 实验的能动指导。化学理论体系越是趋于成熟，自我改进的机制越是完善， 对实验的指导作用也就越强。19 世纪 60 年代，门捷列夫根据人们对已发现 的 63 种元素的实验研究，发现了元素周期律。元素周期律并非同当时的所有 实验事实相符合，门捷列夫也并未因有大量的“反常”，而让新发现的科学 定律去迁就“事实”。他依据元素周期律，用逻辑方法修正了铍等 6 种元素 的原子量，在此基础上预言了 15 种未知元素，并推断出它们的性质，这些理 论推论均得到了实验的证实。
2.化学理论和化学理论之间的矛盾运动
在化学发展史上，常常出现学说林立、理论纷争的局面。不同的理论、 学说间的论争与辩难，一方面推动着理论的自我改进和更新；另一方面也丰 富着实验研究的内容和形式，从而保证着实验-理论循环加速机制的高效运 行。
在化学发展史上，19 世纪是一个在实验发现和理论建构方面均取得空前 成就的世纪，化学曾一度成为整个自然科学的带头学科。化学认识主体的思想碰撞，相互竞争的化学理论之间的论争，是化学全面发展的主要动因之一。
19 世纪上半叶，传统二元学说对新生一元学说的驳斥和抨击非但没有使年青 的罗朗放弃自己的理论而服从权威，而是为他进一步设计、实施实验，修改、 完善自己的理论提供了思想材料。
在化学系统的进化过程中，对立的理论、学说之间的论争与辩难，使化 学系统内部不断地发生着思想的对流和观点的碰撞，这些对流和碰撞启迪出 批判的灵感，激发出创造的火花，化学大厦也就会因此而永不停息地构建着。
3.化学认识主体的美学追求与化学理论体系自身逻辑基础的完备性 和表达形式的完美程度之间的矛盾运动化学理论体系的存在与发展，一方面由于外部经验事实的证实或证伪而 得到推动；另一方面，也受到理论自身的逻辑完备性和表达形式的美学特征 的制约和影响。化学所研究的自然界本身所固有的秩序、和谐、对称等特性， 要求化学认识主体通过化学所特有的美学形式将其表达出来。同任何科学理 论一样，化学家在其理论建构活动中，把对简单、明晰、统一、和谐、守恒、 对称的追求视为化学理论研究的最深层动力。“完成了科学史上的一个勋业” 的门捷列夫早在青年时代就怀有世界和谐统一的科学信念。正是这种信念使 他感到应做出一种把元素的原子量与其特性联系起来的广泛概括，以把化学 认识导向哲学的认识，建立化学和物理学之间的联系，寻求对化学过程的合 理解释。这种崇高的科学信念，使他勇于摆脱狭隘经验论和归纳万能论的束 缚，不是盲目地、不加分析地去追随实验而成为片断事实的奴隶。他对于作 为和谐、对称、统一的自然界的反映形式的元素周期表中出现的间断和空缺， 深知它们并非是自然界所固有的或是人类理性能力所不及，而只是人类至今 尚未能通过实验去发现和弥补而已。为此，他用逻辑方法第一次讨论修正了 某些元素原子量的错误，并对未知元素作出了准确的科学预言。在本世纪初， 正是出于对科学定律的美学特征的追求，才赋于科学家狄拉克以科学创造的 原动力，从而建立了反粒子理论，使数学形式的“美”，变成了物理与化学 世界的“真”。
相信自然界的有秩序性，从而可以把表面上的混乱现象归结为一种井然有序，可以理解的格局的这种信念，从古希腊人开始就成为科学发展的原动 力。以科学美为内在动力的研究传统是整个古希腊科学的特征。这种信念和 传统在近、现代科学中得到了继承和发展。对世界的结构方式及其数学表达 形式的简单性的追求，驱使着近代的道尔顿创立了原子论；可能是来自于对 更高层次的美学追求的激励，又驱使普里戈金能站在更高层次上考察可逆与 不可逆、对称与破缺、存在和演化、有序和无序的对立统一，创立了耗散结 构理论，从而在自然科学和人文科学之间架起了联系的桥梁。
二、化学系统与社会环境的相互作用 一切科学理论都是为解决人和自然的矛盾服务的，也就是为人类自身生存和发展的需要所从事的认识、利用和改造外部世界的活动服务的。因此， 揭示外部世界和人自身活动的客观规律是一切认识活动的根本目的，也是一 切理论的起点和开端。如果说，从化学发展内在逻辑的追索中，可以得出化 学认识的内在动力是来自于主体的求知渴望所推动的结论，那么，化学社会 运行的考察则使我们认识到，化学的发展还有来自社会环境的外在推动。这 就是人们对化学的实利性或有用性的追求。
1.社会经济因素的作用
化学的发生发展根源于社会的人所共有的生存和发展的需要，社会的需 要首先表现为经济的需要，经济的需要的实际内容则是生产技术的创新和改 进。因此，经济的需要对化学发展的作用是通过化学化工生产实践来传递和 实现的。化学化工生产提出各种各样的技术、工艺问题，要求化学的应用研 究以至基础研究予以解决。社会生产不仅为化学发展创造了“问题环境”， 提供了经验事实，而且还为化学的发展提供了物质保障和技术手段。社会经 济状况的改善、社会生产水平的提高，为化学仪器设备的开发、研制、改进、 创新，为图书情报资源的积累和交流，为化学工作者的继续教育等各个方面 提供了充分的物质条件。现代化学研究领域的拓展和深化，研究过程的复杂 和精细，要求社会提供更多超越感官能力，增加思维效能的仪器、设备，提 供更为快速、简便的信息交流手段。可以看出，社会经济因素对化学发展的 制约性正在与日俱增。
2.社会文化因素的影响
化学作为一种社会建制，作为社会文化的组成部分，其发生、发展不能 不受到各种社会文化因素的影响。一定的社会文化背景、哲学思潮、宗教信 仰、价值观念都直接或间接地制约和影响着化学的发展。在社会意识层次上， 对化学影响最大的是哲学思想。从一般意义上说，任何本体论哲学体系都要 探索世界整体的一般规律，而化学思维同其它自然科学的思维形式一样，往 往把关于世界整体的一般思维层次作为自己的大前提。哲学正是首先通过关 于世界整体的一般观念为化学提供概念基础、理论框架或思维模式。这些概 念或理论框架、观念或思维模式以其特有的规范力量为化学主体接收和处理 信息，提供内在的参照系统、操作工具和处理范本。
从 17 到 19 世纪，由于牛顿力学的巨大成功，哲学的机械唯物论成为近代科学和哲学的基本思维规范。从波义耳到道尔顿机械唯物论的思想烙印是 极其鲜明的。波义耳认为，化学的任务就在于用机械论方法来研究世界，深 受牛顿力学影响的拉瓦锡期望把对物理学的理解推广和应用到化学中。法国 化学家贝托雷把化学亲合力同万有引力相类比，企图在化学中建立类似牛顿 力学体系的化学体系。而道尔顿原子论的思想核心正是近代机械论哲学。贝 采里乌斯电化二元论的思想来源就是机械论中的吸引力和排斥力。“19 世纪 的整个化学大厦就是建立在有鲜明机械论痕迹的经典原子-分子论基础之 上。在这时期的一系列化学成就中，大多数与机械论的认识论相联系。所以 机械唯物论是 19 世纪化学思想的主流。”①3.其它自然科学学科的作用
从人类认识发生、发展的逻辑展开顺序上看，人们首先认识物质运动的 简单形式。在此基础上逐步认识较为复杂的运动形式。对简单运动形式的认 识是人们认识复杂运动形式的基础，在认识简单运动形式时所形成的概念、 理论和使用的方法在原则上可以移植到对复杂运动形式的认识中。近代自然 科学的带头学科是物理学，其基础是牛顿力学。近代化学每一重要的理论建 树，都深受牛顿力学思想方法的影响。牛顿力学的质量、力、质点等概念是 拉瓦锡、道尔顿、门捷列夫建构化学理论大厦的观念基础。20 世纪初的物理 学革命则为化学步入精确科学的殿堂提供了理论基础和发展契机。1927 年海 特勒和伦敦把量子力学应用于化学，用变分法求解氢分子的薛定谔方程，得
① 《化学思想史》，湖南教育出版社，1986 年版，第 298 页。
到了 H2 的两种近似状态ψs 和ψA 及其相应的能量 ES 和 EA，并进而解释了共 价键的本质，开辟了现代化学键理论的新阶段。30 年代建立起的分子轨道理 论，借助于现代数学的群论方法大大简化了变分法和微扰法的计算。这种方 法能以定性或半定量的方式普遍说明一些化学现象，尤其是描述分子处于基 态时的情况，且计算方法比较简便，被广泛应用于有机结构理论中。在整个20 世纪，物理学方法和数学方法已经成为化学研究不可缺少的工具。这些方 法的应用，为化学的定量化、理论化开辟了道路。
三、化学发展内外因素的契合机制 化学发展的内在逻辑和外部环境并不是两个互不相关的独立因素。作为同一动力系统的两个构成要素，其存在的价值和功能的发挥，只有从系统的 整体出发才有意义。这两种因素的协调与耦合，才构成了化学发展的基本动 因。
在社会发展的一定历史时期，社会经济结构总是对化学提出各种各样的 技术需求。这些多层次的需求虽为化学研究提供了选择的前提，然而，化学 家究竟选择哪些需求作为自己的攻关课题并在何种程度上满足社会的需求， 是以化学家对这些需求的理解程度和关注程度为前提的，即只有那些经过化 学家的理解、吸收并转化为具体的化学问题的技术需求才真正参与了化学发 展的进程。化学家对社会的技术需求进行筛选和淘汰时，必须依据化学发展 的内在逻辑，即化学发展的理论水平、实验基础、技术条件等。光合作用是 绿色植物和藻类直接利用太阳能以把水和二氧化碳转变为有机物和氧的过 程。光合作用可为人类提供氧气、食物、工业原料和燃料。因此，阐明光合 作用原理，对于提高太阳能的利用率、探索新能源、选育植物良种、利用藻 类、净化环境都有重大的实际意义。早在 18 世纪化学家就部分地认识到了揭 示光合作用原理对人类生存和发展的重要意义。然而，只是到了 20 世纪，由 于放射性同位素示踪和纸层析技术的进展以及电子显微镜的出现和使用，才 使人们基本上弄清了光合作用的基本轮廓。
同自然科学的其它分支一样，化学总是一定时代的化学。人们在一定的历史条件下所从事的化学认识活动及其所建立的化学理论无不带有那个时代 的精神气质和文化思潮的印迹。然而，社会文化结构对于化学发展的作用， 并非是一种以单一方式出现并恒定不变的守恒量。在化学发展的不同时期， 社会文化因素的作用是不同的。一般来说，在化学发展的危机阶段或革命时 期，化学认识主体的思维方式总要经历一个震荡、突破、重新建构的过程。 其间伴随着思维要素的增生、更新和重组以及对社会文化因素的同化和异化 过程。现代催化理论的“活性中心催化学说”对我们探讨社会文化因素影响 化学发展的具体机制颇有启迪作用。这个理论认为，化学反应中催化活性中 心的结构应与反应物催化过程中发生变化的那部分结构处于几何对应，即结 构上应是相似而又相称的。这样才能起到催化作用。在化学革命时期，化学 认识主体在相互竞争的研究纲领中究竟选择哪一个作为新的科学规范，往往 取决于这些研究纲领为当时的文化结构所认同的程度。
从以上的分析可以看出，无论是化学的常规发展还是化学革命的发生， 都不是某一种因素单独作用的结果，而是多种因素复合作用所致。当我们把 发生在 18 世纪的化学革命放在整个社会文化结构的大背景下予以考察时就 会发现，拉瓦锡的成功除了有化学自身发展所获得的动力外，还有近代物理 学给予化学的合理性一种特殊的动力，而且启蒙主义哲学的理性批判精神也培育了他革旧创新的科学气质。因此，从某种意义上说，拉瓦锡的化学体系 也是一个“生自社会涨落的文化耗散结构”。①① 普里戈金：《从混沌到有序》，沈小峰译，上海译文出版社，1987 年版，第 24 页。
