从感性具体上升到抽象规定的方法在化学中的应用
化学先生 / 2019-08-10
从感性的具体上升到抽象的规定，主要用分析、抽象与概括的方法。首先，应用分析方法，在思维中把对象的整体分解为它的各个部分及各方面的属性和关系。然后应用抽象与概括方法，舍那些次要的、非本质的属性和关系，把主要的、本质的属性和关系抽取出来，并进一步将这些特征和关系确定下来，推广到同类事物的全体，经概括形成科学概念或定律。但是，在这一抽象与概括的过程中，常常要结台应用其他各种思维方法，而且这个过程并不是一次完成的简单过程。列宁指出:“认是人对自然界的反映。但是，这并不是简单的，直接的，完全的反映，而是一系列的抽象过程，即概念、规律等的构成、形成过程…"上述方法在化学中的应用至少表现在以下几个方面。
首先，要对现象及关于现象的已有解释进行分析和鉴别，排除掩盖和霾曲本质的假象，排除对现象的错误解释，为抽取出本质的特征和关系开解道路。例知，1703年斯塔尔(G.E. Stahl，1660~1734)提出燃素学说，据此解释一切燃烧现象乃至当时已知的所有的化学变化。这一学说虽然对化学的发展起过一定的促进作用，但所谓燃素是一种假想的、并不存在的”物质”燃素学说对燃烧过程的解释是错误的。其错误随着化学的发展益明显地暴露出来，例如为什么金属烧放出燃素之后剩下的灰反而更重了?对此，燃素学说无法解释。拉沉锡从177年开始研究燃烧间，他亲自做了、硫燃烧和锡规烧的定量实验，认识到燃烧增重是一个比较普照的现象。他排除了“燃素具有负重量”的能解，又根据癌有锡的密闭容器的总重量在锡烧前后未改变等事实，否定了被义耳所说的“火粒子”进人容器造成增重的 传统解，于是，拉沉对安验事实进行分析和抽象概据，明确树立起燃烧是可燃物与一部分空气结合的观意。1774年，他重复了普用斯特利发现氧气的实验；并反复做了精确测定，终于建立起科学的氧化燃烧学说，推翻了燃素说，从面实现了化学史上的一次革命。拉瓦锡之所以能超越同时代的化学家取得这样重大的成就，原因之一就是他善于在率富的经验材料的基础上，运用理性思维方法，正确地进行分析综合和科学抽象。
第二，含弃与当前研究的课题无美的内容，在用科学抽象研究问题时，经常撇开次要过程和干扰因素，使对象的主要过程与本质属性和关系，以比较简单和纯格质和规律 的形态在思想中充分地显现出来，以便能够精细地加以研究，从面抽象出对象的本质和规律。
例如，在量子化学研究和创建中，采用了许多近似方法。例如，有忽略原子核运动的玻恩一奥本海默近似；有用原子轨道的线性组合求分子轨道的近似方法有用于平面共轭分子体系的体克尔分子轨道近似方法等。又如，在关于气体反应速率的碰理论中，不仅忽略一些外部干扰因素(如痕量水的存在和器壁的影响)，而且把气体分子简化为无结构的刚性球，从而得出活化能概念和速度常数的阿伦尼乌斯方程式。
第三，抓住共同点进行抽象。在进行科学抽象时往往要从有限的同一类事物中抽取出共同具有的、一般的、本质的属性和关系，并加以确定，然后通过概括推广到同一类事物的全体，从而使认识脱离感性具体的直观性、现象性和表面性，获得理性认识的形式，形成科学概念或科学定律。
科学抽象的目的不是去抽取个别的东西，而是从个别和有限的事物中去抽取普遍性的东西，从而把握这一类事物的本质和规律。
门捷列夫曾说过，早在学生时代，他“已经感到应该有一种把元素原子量与其特性联系起来的广泛概括”。1869年门捷列夫根据当时已发现的63个元素的原子量和化学特性，进行了大量的比较、鉴别、分类和综合工作，抽取出其中多数元素共同具有的化学性质随原子量的通增而呈周期性变化的关系，概括出元素周期律。虽然门捷列夫在工作中遇到很大困难，例如当时只有42个元素有较精确的原子量，在排列元素时还出现少数“例外”的情况等，但他坚信已经把握了事物的本质，认为他所发现的规律普适用予一切元素，包括未发现的元素，根据这一点，他大地修叮了彻，轴，亿，钢，的原子量，并建以修灯依，領，金的原子量在周期表中方个未知元素留下了空位还预言了三个未知元素的性质。
他的这些工作和線言都快一一被化学元素的发现所证实。至于少数几种元素在排列次序上出现”“例外”的间题，20世紀初原子结构理论的发展和原子序数的确定，使同彫理刃解了。实证明，运用抽象概括等方法发现的周期律，确实是一个适用于一切元素的具有解和预测功能的自然规律。到20世纪末21世纪初，随着核化学的发展，化学元素周期表发展成包帮所有同位素的“核素图”，使人们对元素的队识进入更深层的本质。
又如，伍德沃德和夫曼乎1965-1969年提出和发展了分子轨道对称守恒原理，最初他们是从大量有机合成实践中归纳概括出来这一原理的，此后，此原牌和快发展为量子化学理论基确的原理。20世紀70年代以来化学发展的实践表明，这个原理不但解释了在它提出之前的有关经验规律，面且预言和解释了其后的许多化学反应。它不但对于有机合成和有机反应的研究具有很大的指导作用，而且也能应用于研究许多无机反应及过渡盒属络合物的催化过程中的协同反应。现在此原已成为考察化学反应机理的主要理论方法之一。由于上述赏献，霍夫曼与建立前沿轨道理论的福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。颁奖委员会对他们的工作的评价是:他们的理论“是我们认识化学反应过程的发展道路上的里程碑”。分子轨道对称守恒原理这一重大成就表明，抽象概括和归纳方法对予现代化学的发展仍然具有重大作用。当然，以上两个事例都表明，这些科学抽象方法是与其他各种思维方法综合运用的。
第四，从深层基础考虑事物本质。在进行科学抽象时，要区分基础的东西和派生的东西，由表及里，深入事物里层，把决定事物性质的隐蔽的基础揭示出来。
人们对事物的认识是从现象到本质、从不甚深刻的本质到更深刻的本质这样个不断深化的过程。通过抽象概括把握了事物初级的本质以后，还要把科学抽象过程继续深入地进行下去，直到揭示出决定事物性质的隐蔽的基础。例如，人们对于放射性现象的认识就是一个不断深化的过程。最初贝克物尔(A.H. Becquerel，1852-1908)认为，他所发现的新射线是荧光物质的产物，后来经研究认识到它只是由硫酸双氧铺钾这种特殊的荧光物质放射出来的，进而又进一步证明它只与铀盐中的钟元素有关。接着，再进一步深入，是由于居里夫人的工作，人们オ认识到产生放射性射线是各种放射元素的特性。认识继续深入发展，后来人们不仅了解了放射性射线的构成(a，β、Y射线)和它们的物理实质，而且，还进一步弄清楚了原子核衰变放出放射性射线的机制。到这时才揚示出放射现象的本质。又如，关于化学元素的分类，从拉瓦锡起许多化学家提出了各种分类法，「门捷列夫认真总结了前人的分类后，认为仅仅依据元素的某些特征进行分类有很大的片面性，元素的原子量是所有元素的共同基础，必须按照元素化学性质的总和与原子量的关系来分类。在这一思想指导下，他发现了元素周期律。20世纪初，科学的原子结构理论建立以后，人们才又进步认识到，元素的性质和元素周期律的真正基础并不是原子量，而是原子内部的核电核数。
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