哲學思維與化學.doc

化學研究中的哲學思維應用化學 李偉偉 210121009摘要：哲學與具體科學密切聯(lián)系，哲學以具體科學為基礎，是對具體科學的抽象和概括，同時哲學又為具體科學提供世界觀和方法論的指導。化學研究是科學研究的具體實踐，也是滲透馬克思主義科學世界觀和方法論的載體，是辯證唯物主義哲學與自然科學的完美結合，在化學研究和科學實踐的過程中，科學思想、科學品質、科學精神、科學方法等科學素養(yǎng)與辯證唯物主義統(tǒng)一而發(fā)展。關鍵詞：哲學，科學，化學，哲學思維，化學學科科學和哲學都是人類在不斷地認識和改造自然的過程中逐漸形成和發(fā)展起來的?？茖W源于人類在認識和改造自然中所積累的經驗和知識，但這些經驗和知識本身尚不足以形成科學，只有當人們用理性思維對這些經驗和知識加以概括、總結和推演，把具體的經驗上升到抽象的理論，把零散的知識構建成嚴整的體系時，科學才在真正意義上形成了。因此，科學就是求實精神和理性精神的結合。而哲學也是源于人類的經驗和知識，但哲學并不單純是對這些經驗和知識的總結，從某種意義上說，既是對人類所有經驗和知識的共性和本質進行總結，又是對人類理性認識和理性過程進行總結。這樣看來，科學和哲學的對象和目的是不同的，科學研究的是自然界中具體的事物，總結出具體的規(guī)律和本質；哲學研究的是這些具體規(guī)律和本質之中所蘊涵的更加廣泛和更加深刻的規(guī)律和本質，同時總結出理性思維的一般規(guī)律。正因如此，科學與哲學并不孤立，而是相互依存、不斷交融、共同發(fā)展的。首先，科學雖以人們對自然的經驗和知識為基礎，但必須經過理性思維的概括、總結和升華才能溶入科學體系之中，而這些理性認識和理性過程則是深受哲學影響的。反過來，哲學從根本上又必須緊緊依賴于各種科學規(guī)律和本質，從而歸納出更廣泛和更深刻的哲學原理和思維規(guī)律。作為一名應用化學專業(yè)的學生，在理論學習和試驗研究中學習，應用和總結哲學思維和方法，使二者相互聯(lián)系，相互發(fā)展，對自身的研究創(chuàng)造和進步也有積極促進作用。1.矛盾觀點在化學研究中的體現(xiàn)列寧說：“可以把辯證法簡要地確定為關于對立面的統(tǒng)一的學說，這樣就會抓住辯證法的核心?！泵芫褪菍α⒔y(tǒng)一。沒有矛盾就沒有世界。人們認識世界，就是認識事物的矛盾；人們改造世界，就是解決事物的矛盾。矛盾分析的方法是人們認識世界和改造世界的根本方法。人們要想科學地認識事物，正確地解決問題，取得事業(yè)的成功，就必須堅持矛盾分析的方法，學會對具體的矛盾進行具體的分析，防止和克服思想方法上的片面性和絕對化。在化學基本概念教學中，就有物質分類中的“混合物純凈物”、“單質化合物”、“酸堿”、“金屬非金屬”等；化學變化中的“化合反應分解反應”、“吸熱反應放熱反應”、“正反應逆反應”、“氧化反應還原反應”等；化學平衡中的“正、逆反應速度”、溶解平衡中的“溶解與結晶”；電離理論中的“陰、陽離子”、“兩性氫氧化物的酸式電離與堿式電離”；元素周期律中的元素的“金屬性非金屬性”等均體現(xiàn)了對立統(tǒng)一的辯證思想。其中各組概念均存在于同一反應中，它們既相互對立，又相互依存，充分體現(xiàn)了辯證唯物主義哲學中的矛盾的觀點。2.質量互變規(guī)律在化學研究中的體現(xiàn)我們知道，事物的變化發(fā)展是由事物的內部矛盾引起的。當矛盾雙方在斗爭中力量的增減還沒有引起依存關系的破裂時，事物將處于量變狀態(tài)。而當矛盾雙方在力量上的變化達到一定程度時，必然引起矛盾雙方地位的變化，從而使依存關系破裂，事物的性質就會發(fā)生根本變化。量變引起質變有兩種形式。一種是事物在數(shù)量上的增減，即事物在大小、速度、程度和規(guī)模等方面的變化能夠引起質變。恩格斯說：“化學可以說是研究物體由于量的成分的變化而發(fā)生質變的科學?！被瘜W中的元素周期律就是非常生動的實例。在元素周期表中隨核電荷數(shù)的增加，原子半徑依次減小，金屬性遞減，非金屬性遞增，但當最外層電子數(shù)增大到8個電子時，原子半徑出現(xiàn)突變，隨后又呈現(xiàn)出金屬性與非金屬性遞變規(guī)律。又如，有機化學中烴類物質的熔沸點也生動體現(xiàn)了這一規(guī)律。實驗測定表明，在各類烴的同系物中，當碳數(shù)為4個以下時，通常狀況下為氣態(tài)物質，碳數(shù)為516時為液態(tài)，當碳數(shù)超過16時，通常狀況下為固體?？梢姡S著碳數(shù)增加，各類烴的同系物的熔沸點也遞增，但在一定范圍內狀態(tài)一致，當其累計到一定數(shù)目時，其狀態(tài)出現(xiàn)質的改變。量變引起質變的另一種形式是，事物在總體上數(shù)量不變，只是由于構成事物的成分在結構和排列次序上發(fā)生了變化，也能引起質變?；瘜W中同素異形體就是由于構成方式的變化而形成的質的差別1。例如，金剛石和石墨都是由碳元素構成的，但由于碳原子的排列不同，它們的性質就完全不同。金剛石為典型的原子晶體，通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結構，表現(xiàn)出硬度很大、不導電等物理性質；而石墨則是平面網(wǎng)狀、層狀結構，層間為很弱的范得華力，故表現(xiàn)出質軟、易導電的性質。又如，有機化學中存在著許多同分異構體，即分子組成相同、分子式相同、分子量相同，但由于分子中原子連接順序不同而使其性質截然不同。3.系統(tǒng)與層次在化學研究中的應用整個化學世界構成一個龐大而復雜的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)按照不同的角度又可劃分為不同類型的子系統(tǒng)。如從研究對象上分，有無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、放射化學等等領域；從研究方法上劃分又分為理論化學、實驗化學和應用化學。從橫向上看，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可以相互作用、相互交流、相互滲透。如理論化學往往需要引用實驗的結果，而實驗化學又時常借助理論的指導；化學中各領域現(xiàn)在已普遍出現(xiàn)了相互交叉相互滲透的現(xiàn)象，其界限已經變得比較模糊了，如有機金屬化學，物理有機化學等等。甚至整個化學系統(tǒng)也于其他學科發(fā)生交流和滲透，近年來出現(xiàn)的分子生物學、計算機化學以及環(huán)境化學、宇宙化學等等都是極好的例證。4.平衡與有序在化學研究中的應用 平衡反映了事物矛盾雙方勢均力敵，處于暫時的相對的統(tǒng)一。恩格斯曾指出：“平衡是和運動分不開的?！薄跋鄬o止即平衡?！被瘜W反應平衡非常直觀地表明了這一點。當一個可逆反應處于平衡狀態(tài)時，并不意味著正反應和逆反應都同時停止了，事實上正反應就逆反應仍然在進行著，只是它們的速度相等，相互抵消罷了，所以從表觀上看反應物和產物在量上沒有發(fā)生變化。平衡與非平衡正如恩格斯所說的是“活的統(tǒng)一”，它們之間在一定條件下可以相互轉化。如在一定的溫度、壓力下，具有一定的配比的反應體系達到平衡時，如果改變溫度壓力或量的配比諸條件中的任何一個，都能使化學平衡破壞，但只要不再改變條件，那么經歷足夠長的時間后，反應體系將會再次達到平衡。平衡與非平衡在化學上都有廣泛的應用。如能保持溶液PH值的緩沖溶液就是利用了化學平衡的性質；而在化工生產中則利用化學的不平衡，即讓生成的產物不斷地從反應體系中分離出去，從而使反應不斷地向正方向進行，從而提高反應轉化率。非平衡和有序是相關聯(lián)的。普里高津（Ilya Prigogine，1917）的非平衡態(tài)熱力學指出，只有在遠離平衡態(tài)的條件下系統(tǒng)才有可能形成有序結構。如果系統(tǒng)處于平衡態(tài)，那么最終只能形成相對靜止的混沌狀態(tài)。在生物化學當中，蛋白質、DNA分子等都是高度有序的結構，這是因為生物體是個開放系統(tǒng)，而且永遠處于非平衡的狀態(tài)，從而避免了生物分子處于平衡無序的狀態(tài)2。 有序和非對稱也有關聯(lián)。如在晶體中，其結構的有序性導致了取物理性質的不對稱性各向同性，而非晶體結構的無序性導致了其物理性質的對稱性各向異性。另外，生物分子也是高度有序的，有人認為這是由于生命物質在其演化過程中喪失了大量的對稱性所致，這正如比埃爾居里（Pierre Curie,1859 1906）所說的：“非對稱創(chuàng)造了世界?！?然而，應當注意，非對稱和有序的這種關系必須是針對同一個對象而言的，否則就沒有上述結論了。如在統(tǒng)計熱力學中，分子的對稱性使得其能級的簡并度降低，從而使得分子所能采取的微觀狀態(tài)數(shù)目減少，因而分子的無序程度減少，即有序程度反而因為對稱性而增加了，但應看到這里的有序度是大量分子所組成的系統(tǒng)的有序度，而對稱性則是針對于單個分子的，二者不是同一個對象。 由此可見，非平衡導致了有序，而有序又與非對稱相關聯(lián)，所以非平衡也導致了對稱性的破缺?，F(xiàn)在有人認為萬有斥力的破缺源自宇宙演化過程中對稱性的喪失，而我個人認為正是由于宇宙演化過程是不可逆的，才造成了對稱性的喪失。化學研究的宗旨在于產出科學成果，科學成果的依賴于科研人員?？茖W研究人員能否創(chuàng)造出科學成果，其主體基礎在于他們的基本素質。而一個優(yōu)秀的科研人員，要想產出成果、多出成果，出好成果，出大成果，則需要具備多