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化学对象的演化

来源:作者:陈艳丽 点击:所属专题: 化学史
化学学对象,从客观上来看是物质的化学运动即物质分子的转变运动,这是不变的;然而从主观上来看,由于人们在不同历史发展时期对于化学运动和化学科学认识程度的不同,而使实际的化学对象和化学定义都有所不同。正如著名化学史家缪尔所说,一段时期化学可称为生命的理

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        化学学对象,从客观上来看是物质的化学运动即物质分子的转变运动,这是不变的;然而从主观上来看,由于人们在不同历史发展时期对于化学运动和化学科学认识程度的不同,而使实际的化学对象和化学定义都有所不同。正如著名化学史家缪尔所说,“一段时期化学可称为生命的理论,另一时期成为冶金学的一个分支;有时研究燃烧,有时成为医学的帮手;某一段时期企图只给一个单字(元素)下定义,另一段时期就探求所有现象的不变的基础。仿佛化学有时是手艺,有时是哲学,有时是秘术,有时是科学”。①这就是说,实际的化学对象并非是一成不变的,而是随着人们对于化学运动和化学科学的认识从现象到本质、从片面到全面的发展而不断演化的。可以看出,了解这一演化过程对于认识化学对象的本质、表述化学定义和掌握化学发展规律,都是很为必要的。这里拟从化学的萌芽期、炼金期、医药期、确立期和形成期等五个时期化学对象的演化问题做一讨论。

  一、萌芽期的化学对象

    从人类有史以来直到公元前2 世纪以前的化学萌芽期,人类从事的主要化学活动是在利用火的基础上陆续形成的制陶(约公元前7000年)、冶铜(约公元前3500年)、玻璃(约公元前2500年),以及染料、酿酒和炼铁(均约公元前2000年)等化学工艺活动。当然,这一时期中国和古希腊等国家或地区的思想家也提出了许多关于物质组成和结构的学说,但是大多还都是停留在哲学领域的思辨结论,并没有对当时的化学实践活动产生多大影响,还构不成为是当时化学活动的主体。因此,就萌芽期的化学主导方面来说,还只是由一些经验知识所积累起来的实用技术知识。

    在这种情况下,萌芽期实际的化学对象主要是对天然矿物和动植物进行实用性的转变加工,以生产具有新性质的生活和生产用品。这就使得萌芽期的化学具有了以下三个特征:

(1 )实用性,即化学活动的主要目的是为了生活和生产,而不是为了探索自然界化学运动的奥秘;(2 )经验性,即化学活动还没有得到化学理论的指导,化学实践和自然哲学的化学理论还没有结合起来;(3 )零散性,即化学知识还未形成为有联系的统一的知识体系,化学科学尚未诞生。

但是,尽管如此,依照这一时期化学对象所进行的化学活动,却为后来的化学科学诞生创造了条件,奠定了坚实的实践基础。特别是它所提供的陶器、青铜器和铁器等三大材料的制品,极其有力地推进了古代社会的发展。实际上,化学从利用火开始,随着进入制陶时期、青铜时代,直到铁器登上历史舞台,也就推动整个社会发展从原始社会进入到奴隶社会,再发展到封建社会。可以看出,化学依照萌芽期化学对象进行活动所提供的不同的物质材料,已经成了古代社会进步的重要标志;所提供的巨大生产力,已经成了古代社会发展的强大动力。

    二、炼金期的化学对象

    在古代化学工艺所生产的多种产品中,以金属制品最具有代表性,成了影响古代社会生活、生产、经济和政治斗争的重大因素。特别是当金银具有作为商品等价物货币的性质以后,就成了拥有社会财富的象征和维护国家强大的支柱。这就使得人们逐渐产生了变贱金属为贵金属的企图。此外,获取长生不老药也逐渐成了封建统治阶级追求的目标。于是便在约公元前2 世纪开始产生了金丹术或炼金术,进而推动化学从萌芽期发展到了炼金(术)时期(约公元前2 世纪至公元后15世纪)。

    在炼金初期,化学对象主要是企图加工天然矿物或贱金属使其转化为贵金属金银。所以古代依照当时的化学对象为化学所作的最早定义就是“把化学描述成为关于制取金的方法的学说”①,以至直到公元1000年时期的辞书家苏达思(Suidas)仍是把化学“定义为金银的制取”②。当然,从其中的实际化学活动看,虽然也包括通常的冶金操作,然而更主要的还是幻想从非含金银的物质转化为金银,实际上是在误认、仿制或假冒金银,即“劫取金银”。这也可以说是对炼金初期化学对象的一个概括。因此,也有人把炼金术定义为是“劫取金的手艺”③。
    此后,由于炼金术的屡遭失败,而使炼金活动更趋于神秘化。炼金家企图依靠神秘的理论或神奇的物质幻想取得成功,从而使化学对象也发生了一定变化。

    首先,炼金家企图依靠亚里士多德的“原性说”,从冷、热、干、湿的“性质”入手来改变物质本身,变贱金属为贵金属。这就使得化学对象“把注意集中于物体的外在特征”④,即“研究物体性质中的矛盾”,并成了这一时期化学对象的一大特征。

    其次,炼金家则把希望寄托于寻找神秘万能的“金液”(kimiya)或“哲人石”。他们认为“金液”是能够取得金银完善本质的物质,是变贱金属为贵金属的媒介物。这就使得炼金术从企图直接“制取金银”发展为首先“制取金液”然后再制取金银。因此“制取金液”也就成了当时的化学对象,炼金术也就成了“关于金液的科学”⑤。

    与此同时,他们还认为“哲人石”是更具威力的神奇物质,不仅可以“点石成金”,而且还是一种“长生不老药”(elixir of Life),能够治疗一切疾病,从而又推动炼金家热衷于去寻找“哲人石”,并在很长时期内都成了炼金家所追逐的化学对象。正如肖莱马所说,“直到16世纪,寻找哲人石几乎是化学研究的唯一对象”①。因此,13世纪著名的炼金家罗吉尔。培根就基于当时化学对象的特征把化学定义为是“叙述制备某些灵药的科学,当这些灵药投在金属或不完备物上时,能立刻使后者变为完美物”(金银)②,体现了当时化学对象所具有的一定的神秘性特征。

    尽管如此,炼金术毕竟还是热衷于实际操作的活动,具有着突出的实践性质,因而它的实际的化学对象也还是在从事物质的化学转变活动,正如一部炼金术名著所指出,还要“研究金属和矿物的成分、起源及其它变化”,以及“金属制备、净化及各种颜料的制造”③等。这就是说,尽管炼金家所追求的化学对象是“制取金银”或“制取金液”或“寻找哲人石”,然而实际的化学对象都是在探索物质的化学转变。这样,炼金术的实质也就可以“在更广泛形式下把它看成是使某些实物转变成另一些实物的手艺”④,只不过是炼金家本人并没有自觉地意识到而已。

    因此,炼金术的出现就逐步推动古代化学从实用性的化学工艺活动,转入到带有一定探索性的准实验性质的物质转变活动,使萌芽期实用性的化学对象演化为具有一定探索性的化学对象,并为近代化学科学的诞生创造了有利条件。例如当时的炼金家罗吉尔。培根已经认识到,“实验才能给科学知识以确定性”,并成了科学史上最早的一位接近于现代意义上的科学家①。此外,炼金家还发明了许多至今仍在使用的化学实验仪器,创造了蒸发、蒸馏、升华和锻烧等一系列操作方法,发现了许多单质和化合物,从而为整个化学科学的诞生奠定了基础。炼金术也就成了化学科学的前驱。可以看出,炼金期的化学对象已经成了萌芽期化学对象向近代科学期化学对象转化的一条纽带或桥梁。

    三、医药期的化学对象

    到了16世纪以后,由于炼金活动不断遭到失败和受到嘲笑,就使得一些炼金家转而去制造医药,用以治疗人们的疾病。这种炼金术的转向适应了当时方兴未艾的资本主义发展的需要,并推动化学发展进入到了新的医药化学时期(16世纪到17世纪中叶),化学对象也随之发生了演变。

    当时,16世纪的医药化学代表人物帕拉塞斯开始强调,炼金术的任务“非在制造黄金,但在制药”②,因而炼金术的“首要目的是制取药物”,“使患病的机体恢复平衡”③。这就促使千百年沿袭下来的炼金术所追逐的“点石成金”的目标发生重大改变,从而逐步使虚幻的炼金术转变成具有一定实用价值的医药化学。化学对象也随之具有了可行的实用性色彩。正如帕拉塞斯所说,化学对象就是“研究药物并制取药剂”④。因此,当时的炼金家就把化学定义为是一门制取药物的技术,例如16世纪著名医药化学家李巴乌(A.Libavius)认为,化学就是“通过从混合物中析出实体的方法来制造特效药物和提炼纯净精华的一门技术”①。这里已经是把炼金术、制药学和冶金学都包括其中了。

    随着医药化学的发展,化学的实用价值日益明显,化学的应用范围日益广泛,就使得化学对象以制取药物为中心逐渐扩展到制取一切有益产品,从而也使化学定义具有了前所未有的广义性。帕拉塞斯已经提出,化学就是一门“把天然原料转变成对人类有益产品的科学”,包括了金属冶炼、药物制造和食品加工等任何制造有益产品的化学过程和生物化学过程。这已经是比过去的任何定义“都更接近现代的化学观念”②了。

    当然,医药期实际的化学对象并没有当时化学定义所规定的那么广泛。因为当时医药化学家所制取的药物主要是无机矿物和金属制剂,主要研究的是无机物质及其变化规律。这也可以说是医药期的主要的或实际的化学对象。所以,从医药化学家的主要贡献来看,或从化学知识的积累方面来说,也主要是推进了无机化学的发展,例如他们制出过二氧化碳,研究了金属置换反应,意识到了质量守恒定律的存在和第一次提出了“气体”的概念等。

    从炼金术的带有神秘色彩的化学对象演化到医药化学的注重实际需要的化学对象,就推动化学发展出现了一个重大的方向性转折,从此炼金术开始名存而实亡,并逐步走上了科学发展之路,直到演化成为近代化学科学。

    四、确立期的化学对象

    17世纪中叶以后,随着资本主义生产的迅速发展和自然科学的巨大进步,就使得一些化学家不再满足于化学只是单纯为医学服务的实用性质,而主张有自己特殊的研究目的,从而诞生了近代化学,跨进了科学化学的确立期(17世纪中叶至18世纪末叶)。

    他们能够具有这一认识的科学基础,是1661年波义耳首次提出的科学的元素概念。他指出,真正的元素并不是“四原性”或“三要素”等“性质”,而是那些“原始的、简单的物质”。因此,化学的目的就应当是去分析、寻找、研究这些元素,认识物质的组成和性质,而不是为了制药。由此波义耳认为,就“不应再把化学看成是某种技艺或行业的附庸,而应看成是对自然界巨大研究的一个重要部分”或“自然科学的一个分支”①。这样就把化学从医学的附庸下解脱出来而成为一门独立的科学,并从一门为医学服务的实用性科学发展成为一门能够探索物质本性的基础性科学。化学对象也随之再次发生了转变。

    这一时期化学对象的特点主要是表现为独立性和基础性。波义耳指出,化学对象就是“以求发现物质之组成及将化合物分裂成为元素”②。这里首次把真实的物质客体明确为化学对象,而不是把捉摸不定的“性质”和“制取药物”列为化学对象,就使得化学研究首次具有了科学性和独立性以及基础科学性的特点。在此基础上17世纪法国化学家列梅里就为化学提出了较为科学的定义,认为化学是“传授分出复杂物体中各种实物的手艺”①。显然这里已经具有了某些接近于现代化学定义的表述。但是,这个定义所规定的化学对象范围毕竟还是比较狭隘的,只是强调了运用分解的方法去认识物质的静态组成,还未能全面地强调研究
物质的动态反应过程,反映了当时化学科学发展初期的较低水平。

    到了18世纪以后,化学家开始对化学对象有了一些较为全面的认识。1723年,燃素说的创建者斯塔尔在《化学原理》中提到,“化学与炼金术或黄白术相反,是将混杂物、构成物或混合物人工分解成为其组成部分,或人工将组成部分化合为物体的技艺”②。这里既强调了分解,又强调了化合,能够从分解与化合对立统一的角度,动态的化学反应角度,较为全面地认识化学对象和表述化学定义。正如他本人所深刻揭示的,“化学目的——正是分解和化合、或破坏及再生。”③因此,尽管斯塔尔所倡导的燃素说是错误的,然而由于燃素论者能够紧紧抓住“物质”、“物质的分解和化合”作为自己的研究对象,从而就完成了许多化学发现,有力地推进了化学的进步,并最终使化学“从炼金术中解放出来”④。
    历史表明,由17世纪中叶波义耳所明确的科学的化学对象,不仅影响到了燃素时期,而且也影响到了18世纪中叶拉瓦锡推翻燃素说时期的化学大革命时代。1785年,拉瓦锡在概括当时化学发展形势时就曾经提到,“化学正在朝向自己的目标前进,正在不断完善起来,不断把物质分解,细分再细分”,不断在寻找“真正是最简单的物质”①,即化学元素。正是依照了这一目标才使得拉瓦锡能够超出波义耳的工作,列出了历史上第一张化学元素表。这就不仅从概念上,而且从实际存在的元素物质上最终确立了科学的元素说,从而能够在波义耳宣布化学独立百余年后最终完成了科学化学的确立。

    五、形成期的化学对象

    19世纪的化学是理论上取得突飞猛进发展的科学,相继建立了原子论、分子论、元素周期律、化学结构理论以至物理化学理论。与此同时化学研究的范围也日益广泛,除了18世纪所强调的分解与化合两大过程之外,还广泛研究了溶解与结晶、放热与吸热、膨胀与压缩、酸与碱和有机物的人工合成等领域,从而推动无机化学、有机化学、分析化学和物理化学等四大基础学科的相继建立,并进入到近代化学体系的全面形成期(19世纪)。

    这一时期的化学对象已经能够开始在原子和分子水平上研究物质相互作用的规律,从而体现了化学发展从搜集材料进入到整理材料阶段的特点。化学定义已随之更加富于科学性和理论性。例如1834年俄国化学家盖曼(P.гe йMaH )就把化学定义为是“关于实物及解释其相互作用规律的科学”。②著名德国化学家洛塔。迈耶(L.Meyer )也如此,把化学概括为“关于实物及其变化的科学”③。他们都强调了化学的“规律性”或“科学”的探索,即不仅包括了对于物质本身的性质、组成和结构的研究,而且也包括了化学反应所需要的条件诸如“光、热、电、磁等变化”①的一系列反应条件的研究,化学已经不再只是一种“技艺”或“手艺”,而是一门从理论上探讨物质变化规律性的科学了,从而把化学定义的表述提到了一个新的高度。

    特别是在19世纪后期,由于原子分子论的建立以及元素周期律的发现,使人们对于化学现象本质的认识更深入了一步,从而能够超出对于宏观现象变化的认识,从微观的物质组成与结构的变化方面来认识化学对象和表述化学定义。例如革命化学家肖莱马已经把化学概括为是“关于原子的科学”②。在此基础上,恩格斯也在哲学方面依照物质运动形式的特征提到化学是“关于原子运动的科学”③。这样就从原子之间的“分”与“合”角度,较为深刻地揭示了化学运动和化学对象的本质,并把化学定义的表述再提到了一个新的认识水平。

    与此同时,自从1860年卡尔斯鲁厄第一次世界化学家代表大会以后,由于化学家已经能够较为明确地把“原子”和“元素”联系起来,并把原子理解为是化学元素的最小粒子,他们就在把化学概括为“原子的科学”的基础上,进一步概括为“关于化学元素的最小粒子的科学”④。其中的典型代表就是1871年门捷列夫提出的定义,指出“化学,在其现代状态中……可以称作关于元素的学说”⑤。

    这种依照原子或元素的观念来认识化学对象和化学科学的特征,反映了19世纪化学的最高认识。例如19世纪末(1893年)具有权威性的《牛津新英语词典》就是以元素为核心来概括化学对象的。它指出,化学就“是研究组成一切物体的某几种基本元素或物质的各种形式,论述这些元素在形成化合物时的化合规律,以及它们处于不同物理条件下所伴随发生的各种现象”①。这里,已经把化学所要研究的物质的元素组成、元素性质和元素间的化合规律以至化学反应中的物理条件等各个方面,都做出了较为全面的、深刻的反映。

    可以看出,19世纪后期化学家对于化学对象的认识,以及在此基础上所给出的化学定义,已经具有相当的深刻性、微观性、理论性等特点,并已经日益接近于现代化学家的认识。

(责任编辑:化学自习室)
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