化學(xué)研究中移植方法的特點和化學(xué)邊緣學(xué)科的開拓
化學(xué)先生 / 2019-08-19
化學(xué)中的移植方法具有一般移植方法的兩個特點，即"橫貫性”和“雜交性”。例如由于化學(xué)運(yùn)動和生命運(yùn)動都包含著“熱”這種物理運(yùn)動形式，故熱力學(xué)的概念、原理和方法:不僅是物理學(xué)的內(nèi)容，而且被移植到化學(xué)和生物學(xué)中了。也就是說，之所以熱力學(xué)可以向化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)城移植.是因為在供系(物理學(xué))和受系(化學(xué)、生物學(xué)之間存在著一個橫向性的“共關(guān)因素"對熱運(yùn)動的研究?？梢姡灰獙ふ页鰧ο笾g的“共關(guān)因素"并加以合理的選擇，就可以在不同的對象之間尋找到解決問題的方法和途徑。這就是移植方法所具有的“橫貫性”的特點。還有，在前面的論述中已經(jīng)提到.供系向受系提供移植內(nèi)容時，必須著眼于受系具有應(yīng)用上的方便,既要考慮移植內(nèi)容的性質(zhì)，又要考慮受系的特點，使移植內(nèi)容與受系實行有機(jī)的結(jié)合。這就是移植方法所具有的“雜交性”的特點:前述行生型移植的概念(如"化學(xué)勢”、“生物化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)"等)就是這種特點的一個明顯例證。移植方法較早的成功例證，是1906年諾貝爾化學(xué)獎獲獎項目,即法國化學(xué)家莫瓦桑(H. Moissan, 1852~-1907)制取單質(zhì)氟的成就。但遺憾的是，化學(xué)家的事業(yè)是輝煌的，生命卻是短暫的。莫奠瓦桑用電解法成功制出氟單質(zhì),但因為他長期與有毒的氟打交道,損壞了健康，只活了55歲。莫瓦桑去世后,他的兒子路易把他的遺產(chǎn)金部捐贈給巴黎大學(xué)，設(shè)立了兩個獎，一個叫莫瓦桑化學(xué)獎,紀(jì)念他的父親,一個叫路更藥學(xué)獎,紀(jì)念他的母親這充分顯示了科學(xué)家的精神和科學(xué)世家的高貴氣質(zhì)。
.jpg "生物有機(jī)化學(xué)是70年代發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科")
移植方法具有橫貫性 和雜交性的特點，這不僅有本體論基礎(chǔ)，而且還有其認(rèn)識論根據(jù)。應(yīng)當(dāng)費同這樣的見解“從移植的直接進(jìn)程看，從供系到受系是從一個特殊到另一個特殊的過程，但從認(rèn)識發(fā)展的進(jìn)程看，它卻經(jīng)歷了從特殊到一般，再從一般到特殊的全過程，這是一個完整的認(rèn)識過程的循環(huán)。"試以熱力學(xué)第一定律從物理學(xué)向化學(xué)的移植為例來說明該觀點。從移植的直接進(jìn)程看，熱力學(xué)第定律是從物理學(xué)這個特殊的供系移植到化學(xué)這個特殊的受系。而從認(rèn)識進(jìn)程看，人們從物理學(xué)領(lǐng)城的熱力學(xué)第一定律(特殊)出發(fā),經(jīng)過對化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)城中都具有的熱運(yùn)動能量的考察、逐步獲得了這樣的認(rèn)識:自然界中的一切能量轉(zhuǎn)換都遵循守恒定律(一股)。這樣，人們對熱力學(xué)第- 定律的認(rèn)識就從特殊過渡到了一般。既然如此，熱力學(xué)第一定律應(yīng)該適用于化學(xué)領(lǐng)城，于是可以被移植到化學(xué)(特殊)中去。這種移植使化學(xué)家認(rèn)識到，原來的化學(xué)經(jīng)驗定律一蓋斯定律 .基爾霍夫定律不過 是熱力學(xué)第一定律從物理學(xué)移植到化學(xué)中的認(rèn)識發(fā)展經(jīng)歷了一個從特殊到一般，又從一般到特辣的衢環(huán)過程，由此可見:一般性和特殊性在這里得到了一定程度的綜合，這就是移植方法具有橫貫性和雜交性的認(rèn)識論根源。
移植方法所具有的橫貫性 和雜交性的特點使它成為促進(jìn)科學(xué)整體化的重要方法論因素.井導(dǎo)致邊緣學(xué)科的出現(xiàn)。從這個意義上說.邊緣學(xué)科主要是移植方法的產(chǎn)物:正如兩位俄羅斯學(xué)者所說:“它們主要是由于把一門科學(xué)的方法和思想轉(zhuǎn)用于另一門科學(xué)而產(chǎn)生的。”從這個角度來考察，邊緣學(xué)科的產(chǎn)生和發(fā)展至少需要具備如下三個條件:
第一，在作為受系的學(xué)科中具有一個“問題背景”。即原有的研究方法不能有效地發(fā)揮作用，如在量子化學(xué)產(chǎn)生以前，化學(xué)家已感到以“化學(xué)親合力”為基礎(chǔ)的觀點和方法無法解決化學(xué)鍵的本性問題;另外也可能是新的研究對象的出現(xiàn)急需新的研究方法;如DNA的結(jié)構(gòu)一目成為生物學(xué)的研究內(nèi)容后，就為晶體結(jié)構(gòu)分析法的移入創(chuàng)造了客觀條件。
第二.作為供系的學(xué)科具有較為成熟的移植對象。 例如，在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究急需新的方法時，量子力學(xué)的理論體系已基本建立起來了，所以一旦把量子力學(xué)的概念、原理和方法移植到化學(xué)中去,就迅速產(chǎn)生了量子化學(xué)。同樣，在DNA研究急需新的方法時，化學(xué)家對品體結(jié)構(gòu)的研究已取得了重大成就，以致著名化學(xué)家鮑林等可以直接把晶體結(jié)構(gòu)的研究成果及方法移植到生物學(xué)中去,從而為認(rèn)識DNA的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)分子生物學(xué)的誕生作出了貢獻(xiàn)。
第三 .作為從事科學(xué)研究主體的科學(xué)家，必須對問題背景和移植對象有足夠的知識基礎(chǔ)和洞察能力。人們所熟悉的對建立量子化學(xué)起了開創(chuàng)性作用的海特勒和倫敦以及前面提及的鮑林等人都是這方面的杰出代表。
如果綜合地分析上述三個條件，會得到這樣的深刻印象:即使有受系的問題背景存在,但如果沒有人能洞察它，也是沒有意義的:即使有供系的成熟的移植對象，但倘若沒有人能應(yīng)用它，也就不可能移植到受系中去。因此，在上述三個條件中,第三條最為關(guān)鍵。從這個意義上說，化學(xué)中移植方法的應(yīng)用和化學(xué)邊緣學(xué)科的開拓，顯然對化學(xué)人才的方法論教育提出了更高的要求。在這方面,斯萊特的如下見解頗有啟發(fā)意義:“鑒于物理學(xué)家和化學(xué)家早期所受的是完全不同的課程訓(xùn)練，其結(jié)果造成他們幾乎不能勝任任何一個化學(xué)物理分支的工作。 如果培養(yǎng)下一代科學(xué)人才，首先使他們在經(jīng)驗化學(xué)、物理化學(xué)冶金學(xué)晶體結(jié)構(gòu)上得到訓(xùn)練:其次在理論物理，包括力學(xué)、電磁理論,特別是在量子論、波動力學(xué)原子和分子結(jié)構(gòu)上受到培養(yǎng);最后在熱力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)以及我們稱之為化學(xué)物理學(xué)上也得到訓(xùn)練,那他們將比現(xiàn)在只受到化學(xué)訓(xùn)練，或只受到物理訓(xùn)練的人，能成為更好的科學(xué)家。"
總之，邊緣學(xué)科產(chǎn)生 和發(fā)展的三個條件，對于我們認(rèn)識化學(xué)邊緣學(xué)科的產(chǎn)生和開拓具有普湘意義.但認(rèn)識若僅限于此，那還是不夠的。當(dāng)我們把化學(xué)視為受系和供系來作一個綜合的考察時，就會發(fā)現(xiàn)與化學(xué)相關(guān)的移植方法和相應(yīng)的邊緣學(xué)科星現(xiàn)出復(fù)雜的情況.認(rèn)識到這點，對于我們能 動地開拓化學(xué)邊緣學(xué)科具有特殊的意義首先:化學(xué)作為受系，主要接受r物理學(xué)和數(shù)學(xué)提供的移植對象:而且如前所述，物理學(xué)往往為特定的化學(xué)學(xué)科提供理論框架。因此，當(dāng)化學(xué)作為供系而向其他領(lǐng)城提供移植對象時，這些移植對象往往是物理學(xué)和化學(xué)雜交的產(chǎn)物，而不是單純的化學(xué)概念原理和方法等。這樣，在生物化學(xué)、地球化學(xué)宇宙化學(xué)、海洋化學(xué)、藥物化學(xué)及營養(yǎng)化學(xué)等邊緣學(xué)科中，就既存在著從化學(xué)中移人的純粹的化學(xué)概念、原理和方法，又存在著由化學(xué)轉(zhuǎn)移進(jìn)去的物理學(xué)慨念原理和方法。
除了這種滲透性的移植外， 化學(xué)和物理學(xué)還存在著平行移人其他學(xué)科的情況，如物理生物化學(xué)、物理地球化學(xué)等邊緣學(xué)科的產(chǎn)生就是例證。我們可以把化學(xué)同數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科之間通過移植方法形成的邊緣學(xué)科圖示如下:
在我們深人探討各學(xué)科通過移植而形成邊緣學(xué)科的過程中，將會發(fā)現(xiàn)，確立所謂"接觸點”或“邊緣領(lǐng)域”的概念是相當(dāng)重要的,因為它是我們把握移植方法與邊緣學(xué)科之間關(guān)系的中介。關(guān)于這一點，恩格斯在論及“電化學(xué)”時曾指出:“電學(xué)家維德曼在說明電火花對化學(xué)分解和重新結(jié)合的影響時宣稱:這寧可說是化學(xué)上的事情。在同一情況下，化學(xué)家也宣稱:這倒不如說是物理學(xué)上的事情。這樣,在分子科學(xué)和原子科學(xué)的接觸點上，雙方都宣稱無能為力，但是恰恰就在這個地方可以期望取得最大的成果。”后來化學(xué)邊緣學(xué)科電化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展充分證實了恩格斯的預(yù)言。而且，科學(xué)實踐還表明，化學(xué)和物理學(xué)的“接觸點"遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一一個，而是存在著一個系列，以致相繼形成了物理化學(xué)和化學(xué)物理學(xué)這兩門邊緣學(xué)科?？梢?，若能高度重視和合理選擇存在于物理學(xué)和化學(xué)之間的“接觸點”，那么，物理學(xué)慨念，原理和方法的移植,對于諸如物理化學(xué)這類邊緣學(xué)科的產(chǎn)生就會起到重大的作用。以下史實將有助于我們充分認(rèn)識到這一點:“1933年.化學(xué)和物理學(xué)邊緣領(lǐng)域正處在定量描述的革命時期."那時量子力學(xué)已經(jīng)成為分子光譜學(xué)和分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ);統(tǒng)計力學(xué)已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)在微觀層次上的處理方法:而量子統(tǒng)計這時開始把原子、分子系統(tǒng)的量子力學(xué)描述和宏觀系統(tǒng)的熱力學(xué)描述溝通起來。然而，“這個轉(zhuǎn)變并沒有得到當(dāng)時物理化學(xué)界科學(xué)家們的普遍重視。這樣，他們中有的人就感到需要辦一個比《物理雜志)更傾向于物理和化學(xué)的雜志。于是《化學(xué)物理雜志便應(yīng)運(yùn)而生了:它的誕生正好把《物理雜志)和(化學(xué)雜志)的中間缺口架接起來。”說得更確切一些，就是化學(xué)物理學(xué)的誕生比物理化學(xué)更進(jìn)一步填補(bǔ)了物理學(xué)和化學(xué)的“中間缺口”。這里所謂“邊緣領(lǐng)城”或“中間缺口”，其含義類似于恩格斯所說的“接觸點”，有一-些學(xué)者又稱之為“交叉點"(如J. D. Bernal)或“無人區(qū)”(如N. Wiener)。 總而言之，正是這些“接觸點"或“邊緣領(lǐng)城”為移植方法提供了用武之地，并通過移植方法而使有關(guān)的學(xué)科相互融合最終產(chǎn)生出邊緣學(xué)科。在21世紀(jì)，科學(xué)高度分化，出現(xiàn)了許多新門類:科學(xué)的高度綜合,又出現(xiàn)了科學(xué)-一體化。這兩種傾向，都啟示并需要人們充分注視交叉學(xué)科的研究。
以上論述使我們看到，移植方法和邊緣學(xué)科是緊密相關(guān)的:前者是后者的方法論基礎(chǔ),后者是前者的知識性成果。因此，關(guān)于化學(xué)研究中移植方法的探討，對化學(xué)邊緣學(xué)科的開拓具有方法論的意義:同樣地,對化學(xué)邊緣學(xué)科的探討也有助于我們對化學(xué)研究中移植方法的深人探討。
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