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第三节 化学科学的定义

作者:廖正衡/王玉生 当前章节:6485 字 更新时间:2026-6-23 07:54

化学定义是在对化学对象本质特征概括基础上对化学科学特征的表述。 然而这种表述在进入 20 世纪以后却日益感到困难。由于自然科学发展的日益 微观化和交叉化,化学科学研究所涉及的内容日益广泛、深入和复杂,化学 科学同其它科学相互渗透的关系日益密切,已经使得怎样理解化学对象和确 定化学定义,或在化学科学同其它科学之间划出一条明确的分界线就成了相 当困难的问题。因此,直到目前为止,国内外学术界还没有能够为化学科学 确定一个公认的、统一的定义,以至目前流行的化学定义就至少有二、三十 种之多。显然,这对于人们如何认识化学科学的性质、特点和功能,掌握化 学发展规律,以及开展化学教学和化学研究工作都是不利的。为此就需要在 分析现有化学定义的基础上,尽早确定一个较为能够反映出当代化学对象本 质特征和现代化学科学特征的化学定义,以推进化学的发展。

一、化学定义中的问题

从当代比较流行的 20 多种化学定义所做的初步分析来看,至少存在以下 几个方面的问题。

1.化学研究的物质客体特点不明确

在化学定义中首先需要明确指出的是化学所要研究的物质客体特点。显 然,这应当是表述化学定义所需遵循的一条原则。然而在当前流行的许多化 学定义中却未能体现这一点。它们往往只是笼统地提到所研究的是“物质”, 而没有指出是研究什么样的“物质”。例如著名美国化学家鲍林就只是笼统 地把化学定义为“研究物质的科学”①。《日本万有百科大事典》也如此,只 是含混地提到“化学是研究物质的性质的学问”②。还有像《美国大百科全书》(EA)、苏联著名化学家涅克拉索夫、德国化学家蒂洛和我国化学家胡亚东等许多国内外知名学者,也都给出了类似的化学定义③。它们都没有说明化学 所要研究的是“什么样”的“物质”,因此对于所要研究的“物质”的“性 质”也就难以捉摸了。

因为所谓“物质”的种类是极其繁多的。从总的方面来说既包括实物又包括场,而场主要是物理学的对象而非化学的对象。对于实物来说,则包括 了一切具有特定静质量的物质形态,诸如电子、正电子、质子、中子、原子 核、原子、分子、胶体、晶体、矿物、岩石,以至天体等形态的物质,其中 既有化学对象、也有物理学对象、地质学对象和天文学对象等。实际上,“物 质”并非是某一学科所独有的研究对象,而是所有自然科学各学科共有的研 究对象。因此,如果只把化学笼统地定义为是研究“物质”或“实物”的科 学,就体现不出化学研究的物质客体特点,从而把化学科学的特性淹没在整 个自然科学的共性之中了。

2.化学研究的运动形式特点不明确

在化学定义中不仅需要明确指出化学所要研究的物质客体特点,而且还 需要明确指出物质客体的运动形式特点。显然,这也应当是表述化学定义所 应遵循的又一条原则。否则也不可能真正反映出化学科学的特征。然而当今

① 鲍林:《化学》(上),科学出版社,1982 年版,第 2 页。

② 《日本万有百科大事典》,第 15 卷,1977 年版,第 106 页。

③ 唐敖庆等:《化学哲学基础》,科学出版社,1986 年版,第 7 页。

流行的许多化学定义却往往忽视了这一点。例如 1974 年诺贝尔化学奖获得 者、美国高分子化学家弗劳瑞说,“我建议把化学定义为‘分子的科学’”①。 我国出版的《化学发展简史》一书中也说,化学是在“研究物质在原子-分子 水平上的变化规律”的科学②等。它们虽然都在力图具体指明化学所要研究的 物质客体分子的特点,然而并没有具体指明是分子的哪一种“变化”或运动 形式,是分子的热运动的变化,还是分子的“性质同声波传播关系”的变化, 抑或是分子的“自我复制”的变化?这些变化虽然也都是“关于分子的科学” 的一部分,然而却并非是化学的对象,而分别是分子物理学、分子声学和分 子生物学的对象。可见,这种化学定义也仍然是比较笼统的,并没有能够真 正反映出化学科学的特征。

3.化学对象与化学内容相混淆

化学定义是对化学对象本质特征的概括,而不是化学内容的罗列。因此 在化学定义中就不能以化学内容的罗列代替化学对象的概括。显然,这也应 当是表述化学定义所需要遵循的再一条原则。然而目前流行的不少化学定义 似乎都违背了这一原则,并几乎成了化学定义中一种最常见的通病。例如苏 联的《综合技术辞典》提到,化学是“关于物质及其组成、结构、属性和相 互转化的科学”①;英国的《不列颠百科全书》(EB)也提到,化学是研究“物 质的性质及其结构、组成和变化性”科学②;《美国科学技术百科全书》(AEST) 则唯恐仍罗列不全,又加上了“能量变化”的内容,进而提到“化学是研究 物质的性质、组成、结构、研究物质所发生的结构和组成的变化,以及随之 产生的能量变化的科学”③。这里企图把化学所要研究的关于“物质”的“组 成”、“结构”、“性质”、“变化”及其过程中的“能量变化”等各个方 面内容都一一不漏地罗列出来,似乎依此才能“全面地”反映出化学对象和 化学科学的特征。然而尽管如此,也还是没有能够指明究竟化学是研究哪一 种物质,是分子还是原子或是基本粒子的“组成”、“结构”和“性质”的 “变化”?也没有能够指明这些“变化”的共同的本质特征。这样,也就没 有能把化学研究的特殊对象同其它科学,特别是同物理学的研究对象相区 别。显然,这种以罗列化学内容的方式来表达的化学定义,尽管是运用了冗 长的文字,也还是没有能够反映出化学科学的特点。此外,在化学定义中也 是不可能把化学内容罗列完全的。化学内容不仅不应当而且也不可能作为表 述化学定义的依据。

4.化学定义的范围过宽

近几年来流行的一种看法是把化学定义的范围拉得过宽,把相当一部分 物理学的对象也作为代表性的特征而“扩张”到化学定义中来,形成了一个 所谓“大化学”式的定义。例如我国一位学者认为,化学是研究“实物粒子(原子、原子核、基本粒子)的微观集合的质的规定性的变化”①的科学;还 有的学者提到,“化学主要是研究物质各层次内的基本运动客体(分子、原① 《著名化学家论化学》,中国科学院化学研究所情报室,1980 年版,第 10 页。

② 《化学发展简史》,科学出版社,1978 年版,第 1 页。

① 《苏联综合技术辞典》,莫斯科,1976 年版,第 544 页。

② Encyclopedia Britannica(5), 387(1964)。

③ 《外国百科全书化学条目选译,化学卷参考资料》(下),中国大百科全书出版社,1979 年版,第 2 页。

① 唐敖庆等:《化学哲学基础》,科学出版社,1986 年版,第 8 页。

子、原子核、基本粒子)产生变革的过程和规律”的科学,并明确指出“化 学科学的研究内容和对象应该有一个更为广泛的范畴”,不仅应当包括“分 子的变革”,也应当包括“原子的变革”,以至“基本粒子的湮灭和生成过 程”②,等等。

应当看到,这种“大化学”定义能够考虑到现代化学同现代物理学之间 的相互联系与渗透的趋向,也不无可取之处。但是,从目前的化学研究实际 来看,研究物质结构中“各层次”粒子的“质的规定性”的变化,还不能说 已经成了主要的或具有代表性的对象。化学的主要对象还只是分子的“质的 规定性”的变化。因此,目前提出这种“大化学”定义,起码还为时尚早。 此外,随着科学的发展虽然在化学中涉及“各层次”粒子的“质的规定性”变化的内容会越来越多,然而它们也将主要是为研究分子的目的服务的。 比如辐射化学虽然要涉及原子和基本粒子的质的变化,但也主要是研究这一 变化中放出的辐射线所产生的化学效应,即分子的质变效应,仍然不会改变 化学的传统的特征。因此,在今后相当长的一段时期内,即使这方面的内容 增加再多恐怕也不宜用研究“各层次”粒子的“质变”来定义化学。总之, 化学研究中所要涉及到的内容和化学的定义,应当有所区别。

再者,这种“大化学”的定义,在实际的科学分类中恐怕也很难行得通。 因为,尽管在化学定义中把原子和基本粒子的质变等都列为具有代表性的研 究对象,可是物理学家却会不加理采而仍然会照旧视为物理学的主要对象而 加以研究。这个实际并不会因为大化学的定义而有什么改变。他们的科学实 践并不可能承认“大化学”定义所赋予的科学分工。因而这种定义也就不会 有什么实际上的意义。

5.化学定义的哲学式表述

这主要是一类从哲学角度对化学所做的概括。例如过去恩格斯曾经说 过,“化学可以称为研究物体由于量的构成的变化而发生质变的科学”①。近 来我国学者也有的提出,“化学是研究以原子间的化分和化合为基础的物质 运动形式,以及这种运动形式与其它运动形式的关系的一门学科”②。此外还 有的书中也提到化学是研究物质的“原子的化分与化合”的“特殊矛盾的科 学”③,等等。

这一类的定义,在哲学和自然辩证法的研究领域内还是可以考虑的,但是在作为自然科学的化学中来说却很难直接引用。它会带来一些不便,比如 这里提到的“化合”同化学中的“化合”概念并不完全是一回事;而“化分” 的概念又是化学中所没有的,等等。

另外,像“物体由于量的构成的变化而发生质变”的特征,现在已非化 学科学所独有,而是涉及到了整个自然科学领域。因此,再提出以此作为化 学的定义显然已不合适。

二、化学定义的尝试表述

在 80 年代以后,随着我国化学学和化学哲学研究工作的开展,化学定义 问题已经成了一个引人注目的重要课题,并逐步表现出取得一致认识的趋② 同上。

① 恩格斯:《自然辩证法》,人民出版社,1971 年版,第 49 页。

② 《自然信息》,1981 年,第 4 期,第 36 页。

③ 《辞海》,理科分册(上),上海辞书出版社,1978 年版,第 249 页。

向。

1980 年我国学者对现代化学定义首先开始提出了一种尝试表述,认为化 学是“研究物质分子及其质变规律的科学”①。1983 年又发表了“化学定义 的问题”②一文,对这一定义展开了初步论述。1985 年再在“关于建立化学 学的初步探讨”③一文中具体运用了这一定义。在此基础上,1986 年我国出 版的《化学哲学基础》一书又在对比分析当代国内外流行的化学定义中进一 步论述了这一定义,并补充表述为化学“主要是研究物质的分子转变规律的 科学”④,以更全面地反映化学科学的特征。

目前,这一定义在我国学术界似已出现了逐步得到广为承认的迹象,例 如在“化学研究的对象及其发展”⑤、“从物质运动形式考察化学科学”⑥ 及 “化学和物理学在理论上的统一”①等论文中,以及在即将出版的《中国大百 科全书·自然辩证法卷》中,都大体上接受或运用了这一定义。因为它较过 去流行的诸多化学定义似更加言简意赅,突出地反映了化学对象和化学科学 的特点。具体表现如下:首先,这个定义可以明确指出化学研究的物质客体特点,即化学研究的 主要物质客体是物质,不是意识形态;是物质中的实物粒子,不是场的形态; 是实物粒子中的分子,不是原子、原子核和基本粒子等其它实物粒子。因此, 能够对于具有代表性的主要研究对象的物质客体表述得具体而明确,从而可 以避免只是笼统地提到研究“物质”,以致同自然科学的一般对象相混淆的 缺陷。应当看到,这里所说的分子,可以理解为是“实物能够独立存在的最 小量”或“参加化学反应的实物的最小量”,具体说来是指能够独立存在(即 借助物理方法可以确定)、呈电荷中性、具有一定结构、通常没有未配对电 子的最小的原子结合体②。

其次,这个定义可以明确指出化学研究的物质客体的运动形式特点,即化学是研究物质分子转变的运动,是一种或几种分子转变为另外一种或几种 分子的运动,即分子的质变运动或化学运动;而不是分子的机械运动或热运 动等其它的分子非质变运动。这样,就可以克服只是泛泛地提到关于“分子 的科学”或“分子的变化的科学”等笼统表述的不足。

第三,这个定义还可以囊括化学所要研究的广泛内容,诸如在许多流行的化学定义中所罗列的关于分子、组成分子的原子和基本粒子的性质、组成、 结构、变化,以及力、热、声、光、电等能量形式和场物质的作用等方面的 内容。因为它们都是掌握“分子转变的规律”所必然要涉及的方面。这些内 容虽然未在定义中直接列出,然而实际上是已经不言而喻地包含在“分子转 变”的“规律”的涵义之中了。这样就可以使化学定义的表述不致过于冗长, 内容罗列,主次难分,从而能够简明扼要,特点突出,便于理解和掌握。这 也正如沙赫巴洛诺夫所说:“当删去科学对象中次要的、掩盖了主要的部分① 廖正衡:《化学辩证法问题初探》,人民教育出版社,1981 年版,第 1 页。

② 《东北师大学报》,1983 年,第 3 期。

③ 《东北师大学报》,1986 年,第 1 期。

④ 唐敖庆等:《化学哲学基础》,科学出版社,1986 年版,第 6—10 页。

⑤ ⑥同④,第 42 页。

① 邓从豪:《现代化学的前沿和问题》,山东大学出版社,1987 年版,第 367 页。

② 克列斯托夫:《现代化学基本概念》,陕西师范大学出版社,1987 年版。第 5 页。

东西后,定义就能更好地有助于看到主要东西、有助于对主要东西的集中注 意和理解”①。

第四,这个定义的表述由于加上了“主要”二字,就会使化学定义具有 更大的广泛性和灵活性,体现了化学同其它科学之间既有明确分工又有密切 联系的相互关系。这就是说,从“主要”的对象看来,化学同其它科学是有 明显区别的。但是,化学要研究它的“主要”对象,就必须要涉及到一系列 的“次要”内容,如作为研究工具的数学、物理学等其它自然科学,提供科 学思维和科学方法的哲学,促进化学转化为直接生产力的社会科学,等等。 从这个角度看,化学同其它科学之间的界限又不是绝对明确的。这样,这个 化学定义就体现了这种“明确”和“不明确”的对立统一,从而也就比较符 合化学的现实研究实际。

当然,化学的定义也同任何其它科学的定义一样,也是随着科学的发展 而不断变化的,以便能够由浅入深,由片面到全面地更好地反映化学对象和 化学科学的本质特点。此外,由于化学运动的复杂性,也给化学定义的表述 带来了相当的难度。正如日本出版的一部大百科全书在解释“化学”条目时 所说,“化学是很难用一两句话定义的。”①因此,这里所提出的化学定义, 尽管似有取得学术界一致认识的趋向,然而也不会是完美无缺的。这就需要 广大学者不断加以研究、补充和修正,以尽早能够确定一个比较公认的、统 一的化学定义。

① 沙赫巴洛诺夫:《化学哲学问题纲要》,科学出版社,1960 年版,第 67 页。

① 《日本万有百科大事典》,第 15 卷,1977 年版,第 106 页。

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