從感性具體上升到抽象規(guī)定的方法在化學(xué)中的應(yīng)用
化學(xué)先生 / 2019-08-10
從感性的具體上升到抽象的規(guī)定，主要用分析、抽象與概括的方法。首先，應(yīng)用分析方法，在思維中把對象的整體分解為它的各個部分及各方面的屬性和關(guān)系。然后應(yīng)用抽象與概括方法，舍那些次要的、非本質(zhì)的屬性和關(guān)系，把主要的、本質(zhì)的屬性和關(guān)系抽取出來，并進一步將這些特征和關(guān)系確定下來，推廣到同類事物的全體，經(jīng)概括形成科學(xué)概念或定律。但是，在這一抽象與概括的過程中，常常要結(jié)臺應(yīng)用其他各種思維方法，而且這個過程并不是一次完成的簡單過程。列寧指出:“認是人對自然界的反映。但是，這并不是簡單的，直接的，完全的反映，而是一系列的抽象過程，即概念、規(guī)律等的構(gòu)成、形成過程…"上述方法在化學(xué)中的應(yīng)用至少表現(xiàn)在以下幾個方面。
首先，要對現(xiàn)象及關(guān)于現(xiàn)象的已有解釋進行分析和鑒別，排除掩蓋和霾曲本質(zhì)的假象，排除對現(xiàn)象的錯誤解釋，為抽取出本質(zhì)的特征和關(guān)系開解道路。例知，1703年斯塔爾(G.E. Stahl，1660~1734)提出燃素學(xué)說，據(jù)此解釋一切燃燒現(xiàn)象乃至當時已知的所有的化學(xué)變化。這一學(xué)說雖然對化學(xué)的發(fā)展起過一定的促進作用，但所謂燃素是一種假想的、并不存在的”物質(zhì)”燃素學(xué)說對燃燒過程的解釋是錯誤的。其錯誤隨著化學(xué)的發(fā)展益明顯地暴露出來，例如為什么金屬燒放出燃素之后剩下的灰反而更重了?對此，燃素學(xué)說無法解釋。拉沉錫從177年開始研究燃燒間，他親自做了、硫燃燒和錫規(guī)燒的定量實驗，認識到燃燒增重是一個比較普照的現(xiàn)象。他排除了“燃素具有負重量”的能解，又根據(jù)癌有錫的密閉容器的總重量在錫燒前后未改變等事實，否定了被義耳所說的“火粒子”進人容器造成增重的 傳統(tǒng)解，于是，拉沉對安驗事實進行分析和抽象概據(jù)，明確樹立起燃燒是可燃物與一部分空氣結(jié)合的觀意。1774年，他重復(fù)了普用斯特利發(fā)現(xiàn)氧氣的實驗；并反復(fù)做了精確測定，終于建立起科學(xué)的氧化燃燒學(xué)說，推翻了燃素說，從面實現(xiàn)了化學(xué)史上的一次革命。拉瓦錫之所以能超越同時代的化學(xué)家取得這樣重大的成就，原因之一就是他善于在率富的經(jīng)驗材料的基礎(chǔ)上，運用理性思維方法，正確地進行分析綜合和科學(xué)抽象。
第二，含棄與當前研究的課題無美的內(nèi)容，在用科學(xué)抽象研究問題時，經(jīng)常撇開次要過程和干擾因素，使對象的主要過程與本質(zhì)屬性和關(guān)系，以比較簡單和純格質(zhì)和規(guī)律 的形態(tài)在思想中充分地顯現(xiàn)出來，以便能夠精細地加以研究，從面抽象出對象的本質(zhì)和規(guī)律。
例如，在量子化學(xué)研究和創(chuàng)建中，采用了許多近似方法。例如，有忽略原子核運動的玻恩一奧本海默近似；有用原子軌道的線性組合求分子軌道的近似方法有用于平面共軛分子體系的體克爾分子軌道近似方法等。又如，在關(guān)于氣體反應(yīng)速率的碰理論中，不僅忽略一些外部干擾因素(如痕量水的存在和器壁的影響)，而且把氣體分子簡化為無結(jié)構(gòu)的剛性球，從而得出活化能概念和速度常數(shù)的阿倫尼烏斯方程式。
第三，抓住共同點進行抽象。在進行科學(xué)抽象時往往要從有限的同一類事物中抽取出共同具有的、一般的、本質(zhì)的屬性和關(guān)系，并加以確定，然后通過概括推廣到同一類事物的全體，從而使認識脫離感性具體的直觀性、現(xiàn)象性和表面性，獲得理性認識的形式，形成科學(xué)概念或科學(xué)定律。
科學(xué)抽象的目的不是去抽取個別的東西，而是從個別和有限的事物中去抽取普遍性的東西，從而把握這一類事物的本質(zhì)和規(guī)律。
門捷列夫曾說過，早在學(xué)生時代，他“已經(jīng)感到應(yīng)該有一種把元素原子量與其特性聯(lián)系起來的廣泛概括”。1869年門捷列夫根據(jù)當時已發(fā)現(xiàn)的63個元素的原子量和化學(xué)特性，進行了大量的比較、鑒別、分類和綜合工作，抽取出其中多數(shù)元素共同具有的化學(xué)性質(zhì)隨原子量的通增而呈周期性變化的關(guān)系，概括出元素周期律。雖然門捷列夫在工作中遇到很大困難，例如當時只有42個元素有較精確的原子量，在排列元素時還出現(xiàn)少數(shù)“例外”的情況等，但他堅信已經(jīng)把握了事物的本質(zhì)，認為他所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律普適用予一切元素，包括未發(fā)現(xiàn)的元素，根據(jù)這一點，他大地修叮了徹，軸，億，鋼，的原子量，并建以修燈依，領(lǐng)，金的原子量在周期表中方個未知元素留下了空位還預(yù)言了三個未知元素的性質(zhì)。
他的這些工作和線言都快一一被化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)所證實。至于少數(shù)幾種元素在排列次序上出現(xiàn)”“例外”的間題，20世紀初原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展和原子序數(shù)的確定，使同彫理刃解了。實證明，運用抽象概括等方法發(fā)現(xiàn)的周期律，確實是一個適用于一切元素的具有解和預(yù)測功能的自然規(guī)律。到20世紀末21世紀初，隨著核化學(xué)的發(fā)展，化學(xué)元素周期表發(fā)展成包幫所有同位素的“核素圖”，使人們對元素的隊識進入更深層的本質(zhì)。
又如，伍德沃德和夫曼乎1965-1969年提出和發(fā)展了分子軌道對稱守恒原理，最初他們是從大量有機合成實踐中歸納概括出來這一原理的，此后，此原牌和快發(fā)展為量子化學(xué)理論基確的原理。20世紀70年代以來化學(xué)發(fā)展的實踐表明，這個原理不但解釋了在它提出之前的有關(guān)經(jīng)驗規(guī)律，面且預(yù)言和解釋了其后的許多化學(xué)反應(yīng)。它不但對于有機合成和有機反應(yīng)的研究具有很大的指導(dǎo)作用，而且也能應(yīng)用于研究許多無機反應(yīng)及過渡盒屬絡(luò)合物的催化過程中的協(xié)同反應(yīng)。現(xiàn)在此原已成為考察化學(xué)反應(yīng)機理的主要理論方法之一。由于上述賞獻，霍夫曼與建立前沿軌道理論的福井謙一共同獲得了1981年諾貝爾化學(xué)獎。頒獎委員會對他們的工作的評價是:他們的理論“是我們認識化學(xué)反應(yīng)過程的發(fā)展道路上的里程碑”。分子軌道對稱守恒原理這一重大成就表明，抽象概括和歸納方法對予現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展仍然具有重大作用。當然，以上兩個事例都表明，這些科學(xué)抽象方法是與其他各種思維方法綜合運用的。
第四，從深層基礎(chǔ)考慮事物本質(zhì)。在進行科學(xué)抽象時，要區(qū)分基礎(chǔ)的東西和派生的東西，由表及里，深入事物里層，把決定事物性質(zhì)的隱蔽的基礎(chǔ)揭示出來。
人們對事物的認識是從現(xiàn)象到本質(zhì)、從不甚深刻的本質(zhì)到更深刻的本質(zhì)這樣個不斷深化的過程。通過抽象概括把握了事物初級的本質(zhì)以后，還要把科學(xué)抽象過程繼續(xù)深入地進行下去，直到揭示出決定事物性質(zhì)的隱蔽的基礎(chǔ)。例如，人們對于放射性現(xiàn)象的認識就是一個不斷深化的過程。最初貝克物爾(A.H. Becquerel，1852-1908)認為，他所發(fā)現(xiàn)的新射線是熒光物質(zhì)的產(chǎn)物，后來經(jīng)研究認識到它只是由硫酸雙氧鋪鉀這種特殊的熒光物質(zhì)放射出來的，進而又進一步證明它只與鈾鹽中的鐘元素有關(guān)。接著，再進一步深入，是由于居里夫人的工作，人們オ認識到產(chǎn)生放射性射線是各種放射元素的特性。認識繼續(xù)深入發(fā)展，后來人們不僅了解了放射性射線的構(gòu)成(a，β、Y射線)和它們的物理實質(zhì)，而且，還進一步弄清楚了原子核衰變放出放射性射線的機制。到這時才揚示出放射現(xiàn)象的本質(zhì)。又如，關(guān)于化學(xué)元素的分類，從拉瓦錫起許多化學(xué)家提出了各種分類法，「門捷列夫認真總結(jié)了前人的分類后，認為僅僅依據(jù)元素的某些特征進行分類有很大的片面性，元素的原子量是所有元素的共同基礎(chǔ)，必須按照元素化學(xué)性質(zhì)的總和與原子量的關(guān)系來分類。在這一思想指導(dǎo)下，他發(fā)現(xiàn)了元素周期律。20世紀初，科學(xué)的原子結(jié)構(gòu)理論建立以后，人們才又進步認識到，元素的性質(zhì)和元素周期律的真正基礎(chǔ)并不是原子量，而是原子內(nèi)部的核電核數(shù)。
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