德国化学同英国化学的自然神学观和法国化学的早期职业化不同,它的 发展是与冶金、医药和矿物学的发展紧密连在一起的。同时,德国化学也是 通过向英、法学习,进而赶超他们而获得发展的。德国化学的基础是大学的 化学教育和独立的化学科学研究活动。
一、德国化学的思想基础 德国化学的思想基础主要有两条明晰的线索:经验观察和自然哲学。 德国化学在中世纪和文艺复兴后取得的关于炼金术与医药化学方面的成就,是它后来崛起的一个重要基础。德国血统的医药化学家帕拉塞斯提出的 “破译”自然界现象的“三要素说”,将化学首先从古希腊混沌的自然哲学 中释放出来,成为以医药为主要表现的医药化学,从而在 17 世纪诞生了一大 批所谓的“医药化学家”。此外,海尔蒙特(Van Helment,1577—1644)在 德意志地区游学期间,进一步把医药化学具体化为一种现今我们所知的类似 于生理学的形式。同时,还对“三要素说”进行了物质化的半定量实验,并 将医药化学推进到部分展现物质运动形式的化学哲学。到 18 世纪初,“三要 素说”直接成为德国医药化学家贝歇尔和斯塔尔提出的“燃素说”的依据。 按照这一学说,物质燃烧是放出自身那部分不可称重的流质“燃素”的结果, 从而认为对于化学现象的研究来说最好就是运用直观的实验和观察方法。显 然,这种经验方法是同客观实在的燃烧现象密切相关的。因而从表面看来, 它的公理很能说服即使是实践经验很为丰富的人。“燃素说”给德国化学的 发展最早打上了经验观察的烙印。
此外,1780—1830 年期间在德国的丰富的哲学思想库中,也有部分内容为德国化学的发展起到了奠定思想基础的作用。这就是德国的“自然哲学”。 它对化学作用的结果,在化学史研究中被称作为“浪漫主义化学”。德国当 代历史学家指出,德国“自然哲学”并不是我们通常以为的只是一种哲学, 事实上起码有两种界限和应用范围不同的“自然哲学”:先验自然哲学和形 而上学自然哲学。后者又可分为“浪漫主义自然哲学”和黑格尔提出的“思 辨自然哲学”。其中,思辨自然哲学对 19 世纪时期的德国化学产生了重要影 响。①德国历史学家认为,那种以为德国自然哲学不利于科学进步的看法是不 合适的。“自然哲学”对化学学说的产生具有启示性作用。可以说,它滋养 着化学,特别是有机化学,促进了这一学科的发育和成长。
二、德国化学的发展阶段
通过对德国化学史主要事件的分析和概括,可以认为德国化学的发展主 要是经历了三个阶段。
(1)启蒙时期(1815 年以前)。在这一时期中,德国化学有如襁褓中 的婴儿,尚未真正感知化学的实在内容。实际上,德国化学此时只是“燃素” “化学”。除此之外,德国化学还受到了法国文化的冲击。因为在 1815 年前, 德国实际上只是一块由大小几十个公国组成的德意志民族区域。它们唯一的 共性是德语,而且还是法国军队的占领区。拿破仑率领法国军队横扫欧洲大 陆的行动,间接输出了当时发达的和领先的法国文化,从而自然影响到了德 意志地区。此外,由于波拿巴王朝和保皇派波旁王朝的政权倾轧,又迫使大① C.A.Russell:Recent Development of in the History of Chemistry ,London p.272(1985).
批持不同政见的法国人离开法国逃避到包括德国在内的其他欧洲国家。这些 人也成了法国文化的传播者。由此可想而知,德国人在当时这种文化的冲击 下,已有可能吸收到法国新化学的气息。在已有的“燃素”化学和阿格里柯 拉(G.Agricola,1494—1555)始创的“冶金化学”基础上,德国化学势必 增加了新内容。
(2)成长时期(1815 年以后到 19 世纪中叶)。表征这一时期的德国化 学主要事件是李比希的化学成就,尤其是他开创的行之有效的化学实验室教 学法。此外,则是李比希与维勒在有机化学领域的合作,以及维勒本人对尿 素的人工合成。随着李比希在化学教育方面所做出的杰出贡献,德国化学在 有机化学和应用化学方面开始走在西方的前列。19 世纪初期,李比希不满足 于当时德国大学中那种生搬硬套的教学方式而去了法国巴黎,并跟随法国有 名的化学家盖·吕萨克学习。1825 年回国后,被委任为新建的吉森大学化学 教授,开始了有选择性的化学研究,主要是侧重研究拉瓦锡的新化学知识体 系。李比希是从分析化学开始的,最后把分析范围从矿石扩大到了比较复杂 的有机化合物。李比希在吉森大学期间推出的化学实验室教学法,受到了德 国其它大学的推崇。同时,其名声又由于各国留学生慕名前来而远播他国。 在吉森期间,李比希本人和他的学生们所取得的杰出成就,可以认为是 德国化学进入成长时期的标志。实际上它们构成了德国化学迅速在欧洲大陆 崛起的核心。这就是化学史家们所称之为的“李比希化学研究学派的贡献。① 不过,需要指出的是,这一学派的形成,实际上还包括有 19 世纪中叶以后其 他德国化学家的共同努力。但是,这一学派中的化学实验室教育以及应用化 学的发展则应当看作是德国化学成长时期的关键因素。李比希及其学生们的 化学实践,构成了德国化学的生动的化学知识结构,成了又一代的化学的范式或硬核。
(3)成熟时期(19 世纪中叶后到 20 世纪初期)这一时期是德国化学发 展的一个鼎盛时期。德国作为欧洲化学的中心,无论在化学理论还是在化学 应用方面,都在指导着化学的发展,成为世界各地化学家瞩目之所在。
如果仍以李比希化学知识体系为考察主线,那在这一时期的结果就是,新一代的德国化学家有了较李比希的研究领域更为宽广得多的领域。他们在 补充和发展着李比希的化学知识体系。在德国各大学中,陆续建立了足以同 吉森大学化学实验室相媲美的其它化学实验室,并形成了一些类似学派的化 学研究核心,如德国海德堡大学的本生化学实验室,就是很有影响的一个。 还有像哥廷根大学的维勒化学实验室,则在无机化学和部分有机化学问题上 吸引了众多的外国学生。此外,柏林大学的费歇尔化学实验室等也都是闻名 于世的实验室。
如果说李比希是展示了德国化学的经验观察的思想基础,那么充分展示 理论思维的德国化学家则首推凯库勒。在 1858 年和 1865 年,凯库勒先后用 梦幻般的思维,提出了碳原子耦合成键和苯环六边形结构的大胆学说,把有 机化学的理论发展推进了一大步,使得德国化学在 19 世纪下半叶几乎包容了 化学理论和化学应用研究的全部进展。他的苯环结构思想,也几乎覆盖了法 国化学家们几十年在有机化学理论方面取得的所有成果。虽然关于凯库勒本① J.S.Fruton:The Liebig Research Group—A Reapprasial,Proceedings of the American Philosophical Society132,pp.9-18(1988).
人提出他的学说的方式,有些令人生疑,① 但必须承认,凯库勒为德国化学 理论研究所做出的实质性贡献,则是不容置疑的。
但是,又应当看到,德国化学在 20 世纪初的名声,多半是来自于它的发 达的化学工业,尤其是染料化学工业。实际上,德国的染料化学工业的发展 也经历了一段富有戏剧性的变化。因为是德国化学家霍夫曼让英国学生柏琴 无意间找到了开办染料工业的“钥匙”,由此使英国化学工业曾经有过数年 优势的光辉时光。但是自从霍夫曼从英国回德国后,英国化学工业领先的局 势就逐步发生了变化。最先是成批的德国人涌向英国学习染料合成技术,随 后是成批购回英国的染料工业设备,拆开研究,最后是成批的染料产品销往 英国和整个欧洲大陆。①德国人在短时期内掌握了染料工业的关键。继染料工 业后,德国又相继涌现出制糖工业和石油化工,几乎控制着全世界的应用化 学工业。
当德国化学工业名列前茅的同时,化学的又一分支学科物理化学,也在 德国悄然兴起。随着奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范特霍夫推出《物理化学杂 志》(1887 年),德国又成为物理化学研究的一个中心。
20 世纪初期以后,德国化学的中心地位,受到了美国化学的挑战,并最 终因种种内外因素而逐步失去了中心地位。然而正像曾经陆续是化学中心的 英国和法国一样,德国化学中心地位的丢失也并不表明它不在化学发达国家 之列。事实上,它和英国、法国一样,都是世界上发达的化学国家。它们各 自的化学制度仍在发挥着极其有效的作用。
三、德国化学的传统
德国的化学传统,从根本上说,是来自于一度作为德国化学中心的“燃 素化学”。围绕斯塔尔的学说,出现了那种相信燃素存在的德国化学家,其 范式就是相对错误的“燃素说”。在 19 世纪初期,众所周知,李比希在吉森 大学形成了一种研究学派,而现在已有化学史家认为,维勒、本生和霍夫曼 等人的化学实验室,实际上都可将其作为研究学派而加以探讨。关于这种德 国化学的研究学派的作用,莫过于它对美国化学发展所施加的传统影响了。 此外,德国的正规大学化学教育体制传统,既是受德国各种学派影响的 结果,也是受德国自身的政体性质导致的结果。德国的政体的分散性使得德 国的化学制度也更加独立。对德国化学家来说,大学就是从事化学教学和化 学研究的中心。各个城市的大学是彼此独立的,因为各个地方都有自己的立法制度。因此,在这种形势下,德国大学中的化学教育制度也各自日趋完善。
还有一点应当提到的是,德国化学在发展中也常常出现偏重经验观察而 忽略理论概括的倾向。这在一个以哲学发达闻名的国家中出现了忽略理论概 括的现象似乎是令人不可思议的,但德国化学的历史又明白地记载着这一事 实。
在李比希的化学研究取得重要成就的 1841 年,李比希就对法国有机化学 的理论化趋势表示了不赞赏的态度。①他认为,随着取代学说作为一种基础, 有机化学的发展只需要实验者而不需要聪明的理论家。此外,作为李比希的 学生凯库勒的化学背景材料更能说明这点。李比希似乎对凯库勒时常表现出① L.F.Haber:The Chemical Industry in the Nieenth Century ,Proceedings of the Chemical Society,pp.245—236(1958).
① C.A.Russell:The Structure of Chemistry ,The OpenUniversity Press,pp.44-46 (1976).
的理论思维素质不以为然,但在对于发展英国式的染料化学工业时,德国化 学界却表现出莫大的热情。可以肯定,这种重经验、重实际的传统一定是这 种热情的一种基础。而到了 20 世纪初,当美国人路易斯和朗格缪尔首次推出 共享电子对学说的时候,德国化学家,特别是有机化学家,似乎对这项美国 成就不以为然,仍坚信凯库勒对有机化学的结构理论的研究成果。这就造成 了在 20 世纪 20 年代德国化学的中心地位受到英国和美国的挑战的局面。
最后,应当看到德国化学实验室的组织传统以及传播的特点。同英国化 学组织的存在形式有两类一样,德国化学组织也有都市化学社团和地方化学 社团。但德国化学的地方化学组织实际上就是德国各大学中那些有名的化学 实验室,在前面已经说过,德国的化学实验室有点像化学研究学派的模样, 实验室所发挥的功效甚至比英国的哲学社团更大。都市化学社团主要集中在 柏林,像成立于 1700 年的普鲁士科学院(化学是其中的部分讨论内容)。其 次就是 1866 年在柏林成立的、仿效英国伦敦化学会的“德国化学会”。两年 后,该职业化学团体出版了化学杂志《通报》。
恐怕西欧没有哪个国家能像德国那样拥有大量的、私人创办的化学刊物 了。1798 年,德国人谢尔(A·N·Scherer,1771—1824),创办了《大众 化学杂志》(Allgemeines,Joural derChemie)。1804 年该杂志更名为《新 大众化学杂志》(Neuesallgemeines Journal der Chemi)。1807 年再度改 为《化学、物理与矿物学杂志》(Journal für die Chemie,Physik, undMineralogie)。1811 年又改为《化学和物理杂志》。1834 年又成为《实 用化学杂志》(Journal für praktische cnemie)。此外,我们知道,李比 希的化学名声在很大程度上是依赖于他自己创办的专门发表化学研究论文的 杂志。现在这份杂志几经易名后已成为名扬世界的化学权威杂志。具体来说,1832 年李比希创办了《药学年鉴》,1839 年易名为《化学及药学年鉴》,1837
年再最终被易名为沿用至今的《李比希化学年鉴》(JustusLiebigs Annalen der Chemie),专门刊载有机化学论文。
通过对西欧化学发展的讨论可以看到,在发达的英国、法国和德国,化学的发展并不完全是按化学自身的逻辑发展的,而是受多种因素制约和作用 的结果:在化学传统的形成过程中包含着化学中心的往复运动;化学思想基 础在很大程度上决定着化学在各个区域发展的总体性;化学组织是化学与社 会相互作用的关节点。可以看出,对化学在世界各个区域发展的轨迹的讨论, 必然会丰富和加深对化学科学本身的认识。