长期以来,由于英国社会制度中根深蒂固的教会基础,使得英国科学在 发展过程中总是表现出一种自然神学观的倾向。这种状况延缓了英国科学的 正常发展进程。只是到了 1830 年,经过英国数学家巴贝奇(C·Babbage,1792
—1871)强烈地呼吁和批评旧有的英国科学制度后,化学才真正借助这种改 革形势,开始逐步完善其职业化的结构。而此时欧洲大陆的法国和德国,已 经先于英国几十年就脱离了自然哲学的约束,日益走向化学的专业化和职业 化(Professionalization)的进程。
一、英国化学的思想基础 从化学思想发展的视野出发,英国化学的思想基础主要表现在以下几个方面: 著名的哲学家弗·培根作为一个热忱的科学业余爱好者,虽没有对科学事业大厦做出直接贡献,但他的哲学思想及其对科学知识本身的论述,却支 配着数代英国科学家的头脑。简单说来,培根的思想主要包括:对实用科学 的大力宣传,认为科学的实用性有助于人类的幸福;人类的知识是一种力量, 是一部工艺和实验的大百科全书,对自然现象的记载和完整地分析是掌握人 类全部知识的好方法;在这一基础上,培根强调归纳方法在实验科学中的作 用。这实际上是要求更多地对科学进行定性的描述。培根的思想从根本而言 是倾向于唯物主义的。他不仅赞成科学应当同神学和宗教相脱离,而且主张 工艺传统和自然哲学重新联合,从而了解自然和控制自然。他还认为科学是 新的教育的基础,为了提供科学所必需的技术和实用教育,需要产生一些能 够把科学和技术相结合的学术机构。
在具有理性时代之称的 17 世纪①,培根的哲学思想无疑给处于方兴未艾发展状态的英国化学注入了一种生命力,使得英国化学在思想基础方面有了 重经验和重用归纳法以说明化学现象的表现。
到了 18 世纪,英国化学的思想基础又增加了两种成分,一是牛顿力学的成就,二是苏格兰的启蒙运动。 牛顿力学作为一种化学的思想基础,在于它被哲学家们概括成了一种自然哲学理性化的内容——机械论哲学观。简单说来,这种哲学观主要包括了两个方面的内容:第一是认为运用运动和力学的观点可以说明自然界的全部 现象;第二是认为实验科学是探索自然界现象的有效途径。它也间接地说明 了除注重科学方法中的归纳法外,还应当运用演绎等方法,并用数学的语言 给予表达。由于牛顿力学的基础是其“绝对时空”的体系,因此在阐述关于 物质运动的终极原因时就自然复归到了神学的领域。这是牛顿哲学的一元论 表现。不过,英国化学界在接受牛顿思想时并没有接受他的运用演绎方法的 暗示。以后我们将会看到,倒是法国的化学家积极理解了这一暗示。牛顿在 后半生中多是从事炼金术的研究。他通过炼金术研究而得出的对物质理论的 看法,一度成为英国化学家们的还原哲学论的根源。
苏格兰启蒙运动产生于 18 世纪中叶的苏格兰社会。它是一种在当时社会 政治和经济制度经过改良运动而达到的一种理性思维和思想观念的更新。它① [美]S·汉姆普西耳:《理性的时代——17 世纪哲学家》,光明日报出版社, 1989 年版。
导致苏格兰在科学、历史、认识论等方面出现空前的繁荣①。这一运动对英国 化学发展的作用是,促使化学在苏格兰社会中与其它科学一道,较早地成为 了一种公众所熟悉的职业,并促使化学在欧洲舞台上形成了所谓“苏格兰化 学学派”。苏格兰化学在牛顿哲学和苏格兰哲学家休谟(D.Huml,1711—1776) 的怀疑论哲学基础上,提取出了“哲学化学”的内核。它既体现了苏格兰化 学在化学理论方面的水平,又体现了苏格兰化学家对化学现象因果性提出的 哲学解释。
此外,在 19 世纪初期,英国化学家戴维等人还接受了来自德国的自然哲 学的影响,表现出一种浪漫主义的化学思想,即在承认化学现象和自然现象 具有丰富的多样性基础上,试图把对化学现象尤其是对化学反应的动态表现 还原到牛顿的机械论哲学,特别是其中的微粒哲学来加以解释。他们认为, 所有化学现象都可以被看作是化学物质内在的一种力的表现。这种思想虽然 比较合乎事物的普遍发展规律,但是实际上由于要过早地复归到一种终极形 式而使英国化学一度处于缓慢发展阶段。因为终极形式是同物质统一思想牢 固联系在一起的,这就使得在自然神学观流行的英国并未能被化学家们所普 遍接受。
20 世纪以来,英国科学哲学家波普尔(K.Popper,1902—)的“猜想- 反驳”的科学思想,似乎没有太多地受到英国化学家的注意。只是在近年来 才刚刚使英国化学界开始注意到波普尔哲学与化学的关系。①出现这种情况, 似乎可以认为是由于这样的原因:一则是英国化学的经验型思维,加上化学 科学本身的经验性质,使波普尔哲学难以轻易应用于化学研究中;二则是化 学中能够突出表现波普尔哲学“猜想-反驳”的所谓“黑天鹅”例证似乎太少 了。但是随着英国化学界对科学哲学的重视,现代科学哲学必将为英国化学 补充入更多的思想基础。②
二、英国化学的发展阶段
归纳起来,英国化学的发展经历了三个时期:理论探索期、生产应用期 和全面发展时期。三个时期的划分只是相对的,在某些方面并不是完全没有 交叉或叠合。
1.理论探索期或化学哲学期
这一时期从时间上考虑,初步可以看做是从中世纪到 19 世纪初期。在这 段时期中英国化学的研究对象大体上还是一种化学、哲学和神学的混合体, 直至 19 世纪中叶英国化学本身实际上还没有成为一门专业和职业,还较深地 带着自然哲学、医学和工艺的痕迹,还没有出现一种推动英国化学完全独立 的因素。
中世纪的炼金术在欧洲是很流行的,甚至出现过类似于象著名炼金家和 医药化学家帕拉塞斯那样的知名人物,①而在英国也涌现过一些有名的炼金家 如罗吉尔·培根等。但是,众所周知,炼金术只是一种化学的胚胎形式,还① J.R.R.Christie:The Rise and Fall of Scottish Science,The Emergence of Science in Western Europe,M.P.Crosland,(ed.)London pp.111—112(1976)。
① F.M.Akeroyd:Chemistry and Popperism,J.Chem.Educ.61,pp.691—698(1984).
② F.M.Akeroyd:Chemistry ,Biochemistry ,and the Growthof Scientific Knowledge ,J.Chem.Educ.61,PP.434—436(1984).
① A.G.Debus:The English Paracelisans,Oldbourne,Londo-n(1965).
算不上真正的化学。到了 17 世纪中叶,应该提到的是,正是英国化学家(准 确地说是化学哲学家)波义耳对化学现象的实在表现——元素给出了科学哲 学性的定义,批驳了古代亚里士多德学派的“原性说”和医药化学家的“三 要素说”。这是 17 世纪中叶英国对化学科学做出的最伟大贡献。然而这一时 期的化学在英国依然还在受到哲学,甚至神学的影响。表现在像波义耳和牛 顿这类曾对化学现象进行过精辟论述的名人,本身就带有强烈的神学和宗教 意识。但是,并没有因此而影响到 18 世纪的英国化学对整个化学发展做出重 要贡献。事实上,英格兰的牧师普利斯特列对德国医生斯塔尔的“燃素说” 所做的说明和应用工作,虽然相对来说是并非正确的,然而却也从反面衬托 出了化学发展史上的一个重大转折点——化学革命。由于“燃素说”在英国 深受欢迎,无疑使探索“燃素说”的人所做的工作加强了英国人将观察、经 验和思维紧密结合的趋势。此外,同时期苏格兰化学家提出的“哲学化学” 则是对热现象和化学反应的合理解释。苏格兰化学家突出了热现象是物质运 动的一种形式,又认为化学反应的活性是由于化学物质微粒子周围的“以太” 粒子的密度不同所致。②除此以外,英国化学在 18 世纪的另一成就是布拉克、 凯文迪什、卢瑟福、普利斯特列等著名英国化学家对气体化学的深入研究, 发现了“脱燃素空气”(氧气),“易燃空气”(氢气),“浊气”(二氧 化碳)和氮气等。这些工作为通过气体研究的途径发展化学打下了基础。但 在整个化学哲学时期,英国化学的最重要工作和成就还是 19 世纪初期戴维和 道尔顿的工作。
戴维汲取了德国浪漫主义化学思想,对化学现象进行了多方面的研究。
他反驳了化学革命的领导者拉瓦锡对元素进行的并不全然正确的分类;通过 亲自研究有毒的气体,加深了对物质形式表现多样性的认识,并又用电解实 验进行的所谓物质具有微粒终极组成的追求,最后就复归到了还原论的哲学 倾向,认为氢气是元素的终极组成,是从前人们所寻求的“燃素”。虽然后 来戴维动摇了这一信念,但他似乎给后来的英国化学家提供了一种探索元素 组成和分类的研究模式。道尔顿从对大气和气象学资料的研究入手,对自古 代以来就一直得以沿袭下来的微粒理论,赋予了具有一定大小和重量的原子 的原子论内容。道尔顿的学说并不是对古代原子论或者牛顿微粒哲学的复 归,而是科学化的发展。由于道尔顿近代原子学说的确立,化学才最终有了 关于化学物质理论的一次大综合。这才是真正的化学新时代的出现,因此, “近代化学之父不是拉瓦锡,而是道尔顿”①。
2.生产应用期或工业化学突出发展期
工业化学时期能够作为英国化学发展的一个阶段,是因为 19 世纪的英国 正是由于工业化学的积极作用才使英国化学一度成为欧洲化学的中心。
可以认为,英国工业化学兴起的标志,首先是 18 世纪末叶和 19 世纪初 期的英国苏格兰亚麻漂白工业。虽然提出漂白原理的是法国人,但是制出漂 白粉并在实践中不断改进工艺流程的却是英国苏格兰人。苏格兰化学的代表 人物古伦(W·Cullen,1710—1790)和布拉克都曾先后对漂白工业的“腐蚀” 问题进行了专门研究。苏格兰亚麻漂白工业和制碱工业的发达,既是苏格兰 化学的核心内容,又是英国化学当时能够和法国巴黎并列为欧洲化学中心的② Fenby :Chemistry during the Scottish enlighte ,Chem.Brit.22,p.1016(1986).
① 恩格斯:《自然辩证法》,人民山版社,1971 年版,第 269 页。
主要原因。因此,可以认为这是英国在实用化学方面一直能够处于比较发达 和领先地位的基础。其次,英国工业化学兴起的又一标志是 19 世纪中叶后一 度处于发达和繁荣的化学染料工业。这项由英国人柏琴(W·H·Perkin,1838
—1907)偶然发现而逐步形成的化学工业,再度使英国化学在那一时期处于 化学中心的地位,吸引了众多欧洲其他国家的学生。但是由于英国不健全的 化学制度,以及化学人员固有的分散性,使得英国化学通过染料工业所取得 的化学中心地位,在 19 世纪 80 年代后,逐步易位于染料工业的后起之秀
—德国,①以致直到进入 20 世纪,英国的化学工业也就从未保持过领先地位, 但仍属发达之列。
3.全面发展期或现代化学期
这是指在 20 世纪以来英国化学的理论与实际全面发展时期。首先表现为 是在理论方面取得了杰出成就,这就是海特勒和伦敦最早把量子力学用于化 学物质结构的研究,从而将化学理论研究推向微观化的研究水平。同时,英 国化学家英果尔德(C.lngold,1893—1970)和罗宾逊(R.Robinson,1866
—1975)又率先将有机化学结构理论和物理化学联系起来并且在 30 年代达到 了世界最先进的水平,为 50 年代物理有机化学的诞生打下了实质性基础。① 此外,英果尔德在有机化学电子理论(中介论)和有机反应机理方面的工作, 则为量子化学的形成做出了巨大贡献。
总结起来,英国化学发展从纵向上看,可以归结为以下三点:化学哲学阶段是英国化学摆脱哲学、医学和实用工艺的过程;工业化学时期是英国化 学职业化的重要表现阶段;现代化学时期是英国化学全面进入并保持世界化 学发达行列的阶段。
三、英国化学的传统
从化学知识的整体性考虑英国的化学传统在近代化学发展中表现为比较 重视经验思维方式,注重归纳方法的运用,诸如布拉克、凯文迪什、卢瑟福 和普利斯特列等燃素论者大都如此。这种传统表现很明显的是来自于培根的 哲学思想。他们对经验思维和归纳方法的过于重视,除了说明对化学现象和 实验结果缺乏深入讨论外,还表明英国化学对牛顿经典力学的汲收并不是持 积极的态度。因为牛顿机械论哲学的一个基本出发点就是注重演绎方法和数 学的运用,这在 20 世纪以前的英国化学中体现得远不如欧洲其他国家充分。 但从 19 世纪末叶开始,这种状况开始有了明显改善,如麦克斯韦(J·C·Maxwell,1831—1879)在化学热力学和统计学上取得的成果便是一个例证。 此外,英国化学表现有相当的组织性传统。英国化学组织可基本分为两类,一是可被称为都市组织的化学社团;二是地方化学社团。前者的代表莫 过于是受培根思想影响而创立并得到皇室批准了的伦敦“皇家学会”(1662 年)。它因为其中具有象波义耳、梅猷(J.MayoW,1641—1679)和牛顿这样 知名的科学家,而可以看作是英国化学开始脱离神学和经院哲学的标志。此 后,在巴贝奇猛烈抨击皇家学会的保守表现不久,英国成立了针对自然科学① L.F.Haber:The Chemical Industry in the Nieenth Century ,A Short Survey of its Growth,Proceedings oftheChemicalSociety,pp.244—245(1958).
① R.E.Kohler:The LewiS—Langmuir Theory of Valenceand the Chemical Community,1920-1928,Hist.Stud,Phys.SCi.6,pp.456—466(1975).
的“科学促进会”。随着惠威尔(W.Whewell,1794—1866)在 1833 年提出 “科学家”一词后,化学活动开始具有更鲜明的独立性,从而迫切需要建立 专门的化学社团。1841 年,在伦敦成立了“伦敦化学会”。以后,受德国化 学的影响,又在 1869 年成立了“皇家化学学院”,进而又在 1877 年成立了 化学专业研究机构“化学研究所”。至此,英国化学的组织系统已大体成型。
地方化学社团的建立则受到两种因素的影响:一是受培根哲学思想中对 科学教育的呼吁,二是由于具有了英国工业革命后留下的基础。英国在 20 世纪前,大学还不是化学教育和研究的基地。化学的成就大多是由于充分运 用了化学组织尤其是地方化学社团的作用。这种化学组织的典型代表是创于18 世纪末叶的“曼彻斯特文哲会”和“伯明翰太阴学社”,前者涌现出了化 学新时代的领导人道尔顿,后者有 18 世纪末叶闻名欧洲的化学哲学家和牧师 普利斯特列。
化学刊物作为化学知识传播和发展的主要媒介,除了那些化学组织的正 式刊物外,在英国,化学人员的分散性导致了一些由化学家私人创办的杂志。 像尼科尔森(W.Nicholson,1753—1815)的《化学杂志》(ChemicalJournal,1798)、后又易名为《自然哲学、化学和艺术杂志》。此外,还有汤姆逊(T·Thomson,1773—1852)的《哲学年鉴》(Annalsof Philosophy,1813), 并在不久后并入《哲学杂志》(Philo-sophical Magazine,1827)。私人化 学刊物出现的根本原因,是由于极度有限的化学组织的刊物远不能满足化学 家的迫切要求。