化學歷史中的科學方法
閱讀：405發(fā)布時間：2012-12-14
化學歷史中的科學方法科學史充滿了故事,這些故事展現(xiàn)了科學發(fā)展的軌跡。從故事的細節(jié)中我們能夠深感科學方法和思想在這一過程中所起的作用。借助歷史教訓的做法不是新思想,也不僅僅是在化學學科上。但作為化學教學,如果它的目的不僅僅是將重點放在知識的傳授上,那么和知識本身同樣重要的能力也許是我們教學中追求的更高目標。而能力的獲取固然與知識的積累有關(guān)（重視知識的積累與更新當然是沒有錯!）但從歷史的角度上分析所學知識產(chǎn)生的過程,沿著所學知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程能給予我們什么樣的啟示,以及在這一過程中了解有關(guān)科學家是怎樣發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是一件非常有意義的工作。也許就知識而言,它對我們當今科學的發(fā)展作用不是很大,但蘊藏在這些知識體系產(chǎn)生及發(fā)展中的科學思想、方法、理念及精神都是人類永遠值得珍惜的寶貴財富。在我看來,成功的經(jīng)驗固然是財富,失敗的教訓何嘗也不是一筆難得的財富。因此,從歷史的教訓中汲取營養(yǎng)恐怕在于我們少步入前人的思想誤區(qū)。也許這是人類思維中某種“缺陷”特征使之易于光顧的誤區(qū)。更何況這些錯誤是來自人們所崇拜的大科學家,這更應使我們后人引以為戒。
1錯誤的理論:Prestley與燃素說
化學歷史中的科學方法理論的沖突不是災難,而是一種幸運。下面將從科學發(fā)展的例子來說明其中的意義,“燃素”理論的化學學科中一個*的錯誤理論,它作為一個典型事例被科學工作者及教育工作者廣泛關(guān)注,用以說明科學是如何進步的。錯誤理論是逐漸被人們所認識的,取而代之的新理論的出現(xiàn)也并非自動產(chǎn)生。Prestley（普利斯特列）所堅持的燃素說提供了一個*的例子。在AntoineLavoisier確定了現(xiàn)在被我們認為是正確的事實后,Prestley還一直相信燃素理論。*,他對燃素說一直堅持到他生命的終結(jié)。為什么在證據(jù)和反燃素說觀點大壓力面前,他仍堅持燃素說?不是因為他在某種程度上比Lavoisier缺乏唯物和開放的頭腦。從Prest-ley在18世紀末給法國化學家的信中所述,你也許會想到些什么。“沒有人愿意去說服自己放棄被認為是的判斷。”只有當來自Prestley臨終時作為燃素說的壓力變小時,反燃素說地位才能確立。Prestley在他的時代被稱為“燃素說博士”。作為“燃素說”,他為自己所堅持的學說辨護,通過對不同證據(jù)采取不同傾向性解釋（也許他自己很難意識到這一點）,以獲得不同的結(jié)論。例如,汞在空氣中加熱能產(chǎn)生其氧化物,再進一步加熱又變?yōu)榻饘俟?。其實對這一實驗事實的解釋成為反燃素說正確與否的關(guān)鍵?？纯此麑嶒灥慕忉尠?。他認為金屬是一種單質(zhì),燃渣是金屬與空氣組成的化合物?，F(xiàn)在看來,這樣的結(jié)論是符合某些實驗事實的。另一方面,他又強調(diào)許多其它燃渣需要有一類試劑（如氫氣、活潑碳、鐵）來產(chǎn)生金屬。他認為這些金屬是燃渣與燃素組成的化合物。同時他在反駁燃素說質(zhì)疑燃素質(zhì)量的不確定性時,也認為這樣的質(zhì)疑是合理的。但他認為光、熱這些不易確定量的因素也是物質(zhì)。Prestley用燃素說去解釋許多反燃素說作為至關(guān)重要的實驗。如水的分析與合成,并報導一些利用反燃素說當時不能解釋的實驗。其實這些實驗只是包含著當時人們還不十分清楚的副反應或雜質(zhì)而已。氮的原子量是大家知道的,同時,科學上也有一條十分明確的原理說明,一定質(zhì)量物質(zhì)中的原子的平均重量是相等的。但已故的瑞利勛爵和已故的冉賽爵士從所做的兩個試驗中發(fā)現(xiàn)。如果用兩種不同的方法獲得含氮化合物,并分別測得氮的原子量,兩次結(jié)果始終有一點差別。請問如果他們因為科學觀察與化學理論之間發(fā)生沖突而感到失望,那么能不能說是理智的行為呢?如果將這一問題簡單化,只是在相互爭論中,爭出你對我錯,很可能就會失去了蘊涵在這種差別中的本質(zhì)所在。失去揭示這種差異真正秘密的可能性。事實上他們兩人都認為自己找到了某種觀察途徑。根據(jù)這條途徑可能發(fā)現(xiàn)某種以往沒有觀察出來的精細化學理論。事實與理論之間的這種出入并不是一種災難,反而是一種開拓化學知識領(lǐng)域的機會。大家都知道,這個故事的結(jié)果是什么。后來氫被發(fā)現(xiàn)了!這種新的化學元素不知不覺地藏在里面和氮混在一起。但故事到此還沒有完。正是這一發(fā)現(xiàn),使人們注意觀察了用不同方法提取的化學物質(zhì)之間的細致差別。接著就有人用zui精密的方法進行觀察。終于有另一個物理學家弗•威•阿斯頓在英國劍橋的卡文迪許實驗室里誕生。甚至同一元素可能具有兩三種不同的形式,叫作同位素。平均原子量不變的法則在各組同位素中是適用的。但在各同位素之間則略有差別。這一研究使得化學理論的力量大大加強了原先由氫的發(fā)現(xiàn)而引起的研究,獲得了青出于藍而勝于藍的意義。這一故事的意義是一目了然的。矛盾可能是失敗的標志,但在實際知識的發(fā)展中,矛盾也可能是走向勝利的*步。這不是對不同意見必然作出zui大限度容忍的充分理由。象圣經(jīng)里的一句話:“容這兩樣一齊長,等著收割。”有些捷徑只能獲得表面的成功,只要你愿意拋棄一半的證據(jù)。你可以很容易找到在邏輯上是和諧的。同時,在事實的領(lǐng)域中也適用的理論。每個時代都出現(xiàn)過邏輯清晰的智者,他們能理解人類某些經(jīng)驗領(lǐng)域的意義,但惟有堅定不移地耐心考慮全部證據(jù),才能避免象流行見解一樣,在兩個之間搖擺,這種忠言雖極平常,但卻很難做到。這也許是人類思維品質(zhì)中的固有缺陷所致,這種缺陷足以使我們感受到它對科學發(fā)展所帶來的影響。
