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作为物理与化学界定的物质品质特质


实验室k / 2019-04-20

       我们现在尝试找到将“物理学精神”与“化学精神”分离开来的真正分割点。然而,分割不关乎原子论这种事情,原子论可以理解为假定存在真空和离散物质单元的一种理论。事实上,原子论所隐含的物质的不连续性与化学结合现象的解释如此契合,以至于倍比定律和定比定律成为19世纪支持采纳化学原子论的一个关键论据。而分割点是把特质还原成其他基础参数,比如形体或者形状和运动。按照笛卡儿的观点,我们不能凭经验触及大自然的真正的本质要素,因为感官知觉不会传达任何有关世界根本组成的可信赖的信息。真正的要素产生于对“分割、形状和运动”的分析。物质的真实结构仍然是感官知觉到达不了的,哪怕运用技术协助,比如显微镜把感官知觉力放大很多倍。因此,颜色、气味和其他可感知性质是物质各构成组分的形状与体验主题之间相互作用的结果。换句话说,笛卡儿采纳的是属于实体精髓的第一特质与取决于感官知觉的第二特质之间的经院派划分。然而,这种划分取消了可感知物质的物质资格,也就是说剥夺了该物质的特质。同时,它也削弱了所有的与物质性质有关的化学理论。根据笛卡儿物质观,最基本的第一特质仅限于形体和运动,并且可以被有知识的人感知,而任何可被感官察觉的特质(颜色、气味等)都源自于并且完全决定于这些第一特质。笛卡儿在他的专著《人类思维规则》(Rules for the Direction of the Mind)中已经非常明确的表示,“无限数目的形体肯定足以表达可感知事物之间存在的所有不同”。

       我们得出的是“实质现实主义”和“机械微粒论”之间的区别,一方面,物质现实被赋予特质,另一方面,所有可感知品质特质都源自于物质的构成微粒的形状和运动。对于那些信奉形状是理解自然世界的充分要素的微粒论者,化学家的定性理论看上去过于臃肿和粗略。由于化学与可感知特质紧密相关,所以化学家们不会根究哲学的终极现实。加斯顿·巴舍拉在其著名的著作《科学精神的形成》(The Formation of the Scientific Spirit)中重新赋于了这个传统理论新的生命而并非对它的延续,他把可感知特质表述为需要克服的阻碍。在化学家们的认知事业中,他们对第二特质的兴趣阻碍了他们的注意力,使其偏离揭示该种性质的机械力学基础,因而无法达到对研究对象的几何学处理。

       因此,正是物理学家方面的这种还原主义追求迫使化学家们产生了哲学上的反叛。今天,叛逆的化学家们(包括许多生物学家,甚至某些物理学家)拒绝接受这种还原主义背后隐含的科学等级模式。这种模式让数学物理学荣登学科金字塔的顶端,而社会学则被还原至生物学,生物学则被还原至化学,化学则被还原至物理学。然而,即使在洞悉这种学科还原论阴谋之前,化学家们在面临机械论哲学解释一切的霸权主义野心时已经坚持主张使用他们自己的科学价值体系。毕竟,对在通过物质的构成粒子的形状和运动来解释物质的化学性质(例如腐蚀性、味苦或性温和)过程中产生的空想或者故事传说报之以嘲笑并不是什么难做到的事情。

       关于还原主义计划,或许可以在17世纪化学家尼古拉斯·莱莫瑞的《化学教程》(Cours de Chymie)中找到最著名的例子。例如,他在课本中提出了一个微粒模型,用于解释为何王水(硝酸和硫酸的混合物)在加入某种碱金属时可以把金从溶液中沉淀出来。解释基于酸微粒是尖的,尖的形状产生酸味是由于酸微粒刺痛了舌头。碱金属作用于酸总是会中和酸性,所以莱莫瑞得出结论说,碱金属必定以某种方式破坏了酸微粒的尖。最后,他用金粒子具有孔隙这个观点来解释金的溶解,认为酸的尖端驻扎进金的孔隙中。因此,金在王水中溶解、达到饱和以及随后被碱金属沉淀的现象,完全可以用莱莫瑞的机械学进行解释。

       我想有可能当王水以某种方式作用于金而将其溶解时,与酸的强度有关的尖端被卡在金粒子内。但是,因为这些小的实体非常坚硬很难渗透,所以酸的尖仅仅进入到金粒子的浅表,但又足够悬浮金粒子并防止它们发生沉淀。这就是为何加入足够多的金之后,每一个酸的尖端都被占据,然后哪怕多一粒金粒子都不会被王水溶解,同时也正是这个悬浮液使得金粒子不是感官能够察觉到的。但是如果加入一些物体,由于该物体的运动和形体可以对浮液产生冲击从而搅动并打破酸悬浮液的平衡,被游离的金粒子会因自身重力作用而发生沉淀。所以,我认为,这就是酒石油和不稳定碱金属所起的作用。


       莱莫瑞提出的各种不同形态的微粒,或圆而光滑,或呈锯齿状,或是弯曲钩状,激起了不少化学家的讽刺和嘲笑。对于费内尔而言,这些猜测只是用于揭示机械论者的”公理化”解释的不足,以及揭示他们缺少实际的经验。费内尔承认,物理学家们可能的确有资格处理某些类型的化合物,比如称为“聚集物”的化合物,但是他仍然把处理“混合体”的资格留给了化学家们。因此他恢复使用斯塔尔对聚集物和混合体之间的区分,前者基于机械学上的集合或者不同类型物质实体的并存,而后者涉及物质的化学转变。不论从交错排列的微粒还是牛顿引力角度去理解聚集物,它们都涉及到了物质实体的普遍性质,比如质量和运动,而这两个参数是由机械力学来给予合法解释的,机械力学这门科学涵盖了均质性物质的行为。但是,混合体的形成意味着反应物发生转变,从而产生特质变化以及物质本身的改变。通过混合或者反应过程从异质性元素创造出新的均质性物质实体,简单的物理学上的粒子并存不足以解释所发生的现象。

       因此,斯塔尔对聚集物和混合体之间的区分在正统的物理学领域和化学领域之间划出了一条分界线。这种划分不仅挑战而且也有效反转了由物理学提供终极解释的等级体系,它表明,相比聚集物的物理学问题,化学在解释混合体现象时所要解决的问题要复杂和深奥得多。化学的研究是对混合体进行分析或者诊断。为了理解混合体的本质,结合物的机械力学相互作用对于化学家而言显然是不够的。将混合体的所有可感知特质赋予原始物质或其构成要素,必然会导致产生与直觉相反的结果以及对物质的隐藏或潜在性质的重大夸张。而且,如我们所见,机械论哲学提出,物质不拥有任何通常被认为具有的可感知特质。因此,构成金薄片的黄色的、可延展的金粒子,既不是黄色的,也不是金属,更不具有延展性。

       同时,我们也不应该让方特纳尔的华丽文辞愚弄我们,误认为只有物理学家对物质的组成有发言权。到了18世纪,化学家们的工作对象成了分析更加复杂而有序的产物,尤其是存在于大自然的动物和植物王国中的产物。在这里,化学家们要区分的是终极要素和分析中产生的“中间体要素”。关于终极要素的本质和数目人们有不同的见解,但是却有一个共识,这些要素是不可触及的,并且,对物质的分析可以让化学家对该物质的构成有一个概念,但是这种分析无法给出纯粹形式的要素。事实上,如同其他“本质”一样,要素的存在只能通过它们产生的效应获悉而不能通过分离得到。但是,构成物质的最直接要素是物质性的,比如,进入到植物和动物复杂组成中的均质性可分离的油,或者各种脂防的构成实体。在17世纪和18世纪,尤其是随着溶剂提取技术的不断发展和提高,化学家们成功发现了各种各样的中间体要素。这种多层次的物质分析方法表明,化学家们并不害怕解决最困难的关于物质世界的本质的问题。


       这也提醒我们,在对待大自然问题上,应对复杂性很重要,而不应该将复杂问题放置一旁却把确定最简单部分作为唯一追求目标。费内尔认为,与物理学家们不一样,化学家们想要理解物质实体的复杂性和个体性,而不是停留在表面现象上,他们试图理解的是自然世界的最深层的本质。清晰、界限分明和数学抽象曾经是物理学家最大的骄傲,有人会说,过度稳定化物理学的上述三个特征会使物理科学家们把大自然最重要的部分置于不顾。根据费内尔的观点一方面,物理学把所有的物理性质简化为几何学问题,因而抹掉了它自己对未知的恐惧,似乎真理就等同于或者至少是清晰数学模型的延伸。而另一方面,化学家们则有勇气去找到进入混合体的各种要素,并且有勇气承认他们的知识是有局限的。所以,化学家们持有的物质观是终极要素的不可知,它既强调了化学家不能提供终极答案,同时又表明了他们已经认识到这种局限。这种讨论很符合两个世纪前狄德罗在《百科全书》中提出的化学形象,然而,它也为理解现代化学哲学提供了十分有价值的线素。

       因而,我们可以看出,正是通过拒绝跟随物理学家对物质终极构成的执着追求,化学家们才得以界定其自身学科的本体特征要求。我们已经看到,当物理学家们在忙着形成关于构成现象物质(不论连续性与否)的最小单元的假说以及物质行为的终极成因的假说时,化学家们则满足于留守在他们的元素和要素阵地,或者满足于采纳物理学家的原子和微粒说,甚至试图将两种学说结合起来使用。化学家们不反对提出物质理论,而是反对把物质实体多样化的具体特质还原至运动和形状,或者任何这种简单的几何学参数。化学家的要素不是作为另一种物质哲学而与原子论竞争,而是用于发挥它们在化学现象解释中的价值。

       对于化学家来说,他们的首要哲学直到今天似乎依然是:不剥夺物质的物质性。这不仅是因为物质的可感知特质或性质被认为来自于某深层现实的基本效应而非次级效应,而且也因为物质在自然世界都有发生作用的潜力,每个物质都有自身的特质。


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