对化学学科前沿的哲学思考

冯丽霞

（太原师范学院 化学系，山西 太原030031）

化学科学本身有着深厚的哲学内涵，化学上每一个概念的提出，每一种理论的发展，每一项成就的取得，都离不开哲学思维.化学在发展过程中常常生动地反映了唯物主义与唯心主义，辩证法与形而上学的矛盾与斗争[1].本文将从化学学科的前沿领域出发，分析由这些新前沿所折射出的哲学思考.哲学思想的进步推动化学前沿知识的演化成熟，而化学学科的科学理念的进步又反向作用于哲学思维，使得人类对于社会观、自然观的认识更加深刻，如此循环往复，最终使得人与社会、自然合二为一，达到“天人合一”的和谐境界[2].

1 化学与哲学的关系

化学和哲学都是人类在不断地认识和改造自然的过程中逐渐形成和发展起来的.化学学科源于人类在认识和改造自然中所积累的经验和知识，但这些经验和知识本身尚不足以形成科学，只有当人们用理性思维对这些经验和知识加以概括、总结和推演，把具体的经验上升到抽象的理论，把零散的知识构建成严整的体系时，科学才真正意义地形成.因此，科学就是求实精神和理性精神的结合.而哲学也是源于人类的经验和知识，但哲学并不单纯是对这些经验和知识的总结，从某种意义上说，既是对人类所有经验和知识的共性和本质进行总结，又是对人类理性认识和理性过程进行总结[3].

这样看来，科学和哲学的对象和目的是不同的，科学研究的是自然界中具体的事物，总结出具体的规律和本质；哲学研究的是这些具体规律和本质之中所蕴涵的更加广泛和更加深刻的规律和本质，同时总结出理性思维的一般规律.

哲学与具体科学密切联系，哲学以具体科学为基础，是对具体科学的抽象和概括，同时哲学又为具体科学提供世界观和方法论的指导.化学研究是科学研究的具体实践，也是渗透马克思主义科学世界观和方法论的载体，是辩证唯物主义哲学与自然科学的完美结合，在化学研究和科学实践的过程中，科学思想、科学品质、科学精神、科学方法等科学素养与辩证唯物主义统一而发展.以物质为研究对象的化学领域，可以说无时无处不与哲学有关，哲学问题渗透于化学教学与科研之中.化学是哲学的镜子，在大量丰富的化学现象中哲学能够更清楚地审视自己的面目.

因此，化学与哲学并不孤立，而是相互依存、不断交融、共同发展的.作为一名化学专业的学生，在理论学习和实验研究中学习，应用和总结哲学思维和方法，使二者相互联系，相互发展，对自身的研究创造和进步也有积极促进作用.下面，我们就从化学学科的前沿领域出发，分析一下由这些化学前沿体现出的哲学思想.

2 化学前沿

说到化学前沿，不得不提当今社会各界共同关心的环境、能源、材料、生命四大热门话题.可以说能源、新材料、生物技术、信息技术一起构成了文明社会的四大支柱，它们是推动社会发展和经济进步的主要物质基础，这些技术的每次进步都带动了人类社会的发展.

2.1 环境方面

自化学诞生以来，已为人类认识物质世界做出了巨大的贡献，推动了人类文明进步.然而化学在提供大量工业产品满足人们日益增长的物质文化需要的同时，也在较大程度上污染着人类赖以生存的环境，消耗着大量的非再生资源.在为环境问题寻求解决之道的过程中，绿色化学迅速发展起来，它可以从根本上防止污染.如今绿色化学理念已经成为化学家和化学工程师遵循的行动指南.近年来，人们把绿色化学的观念进一步发展成为“绿色与可持续化学”[4]，绿色理念已逐渐成为化学工作者的伦理原则.而我国的可持续发展及环境治理根本在于树立“绿色理念”，用绿色技术来改造社会矛盾，用绿色制度监督社会运行，多管齐下，才能立竿见影.

2.2 能源方面

进入新世纪以来，随着能源危机的警报不断地拉响，人类迫切需要开发新的能源.在这种背景下，从“曼哈顿”计划中诞生的原子弹开启了人类对核能的开发和利用，核能以其得天独厚的优势引起了人们广泛的关注[5].然而2011年4月的“福岛事件”再次提醒人类必须要谨慎对待这把双刃剑.在使用核能的同时，必须提高核伦理意识，保障以安全发展为核心，强调人类主体的责任性，将核能的使用引领到为人类谋福利的正途上，使得核能成为一种真正的清洁能源.

可燃冰的开发.可燃冰学名天然气水合物，即水合甲烷，是甲烷包在水分子中在特殊条件下形成的透明结晶体.它无色透明，看起来像冰，可以燃烧，所以人们形象地叫它可燃冰.可燃冰燃烧产生的能量比同等条件下，煤、石油、天然气产生的都多得多，而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，污染比煤、石油、天然气等要小得多.我们不难想象，当解决了天然气水合物的开发技术后，我们能用经济有效的手段获取天然气水合物中的甲烷，那么它就可能取代其他日益减少的化石能源（如石油、煤、天然气等），成为一种主要的能源类型[6].我们期待着在我国以可燃冰来代替传统能源，全面开发和利用“可燃冰”的那一天早日到来.

2.3 材料方面

随着时代的不断发展，人类所使用的材料也由简到繁，由少到多.人类从石器时代走来，经历了上千年的风风雨雨，人类使用的器具也由石器到青铜，再到铁器…慢慢地，到现在使用的许多高品质的化学材料.不光在我们的生活中，在当今世界的许多高科技领域，材料的品质和发展得到了极大的重视和进步，其中处于当前研究前沿并收到科学界、工业界广泛关注的，主要有纳米材料、先进陶瓷材料等.

化学家致力于合成、表征、制造、构建材料.在不同的尺度上，从纳米水平的分子、亚微米尺度的聚合物和电子器件，到大尺度结构的陶瓷和水泥，化学家均在开展材料研究工作.在这一方面，纳米材料和纳米技术的运用，使材料化学的发展进入了一个全新阶段[7].纳米技术使人类改造自然的能力直接延伸到原子和分子，引发了一场认知的革命，开辟了人类认识世界的新层次，实现了生产方式的质的飞跃，预示着人类社会的思维方式和实践方式的深刻变革.

结构陶瓷是一类非常先进的陶瓷，它具有强劲的机械、热、化学等效能，甚至会比许多合金与聚合物还要优异，结构陶瓷可以将高强度、高硬度、耐高温高压、耐磨损、抗腐蚀等众多优异性能集于一身，这是合金与聚合物做不到的.结构陶瓷主要在军事、航天、机械领域有着重要的作用[8].

生物陶瓷目前主要用于人体硬组织的修复，它在人体中具有极佳的亲和性，因为生物陶瓷和骨组织的化学组成比较接近，将其成功植入后随着陶瓷的降解，新骨长成，所以这是今后医学上硬组织修复上的上乘之选[9].

功能陶瓷因为其在电、磁、光、热、力学上优良的转换能力而广泛运用在信息技术和计算机技术之中.如:压电、热敏、光敏、气敏、湿敏陶瓷等[10].

2.4 生命方面

生物化学工程是化学工程的主要前沿领域之一，生物化学工程的任务是将生命科学研究中的发现转化为实际的产品过程或系统，以满足社会需要.自从人类耕种作物以来，我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良.过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因.而遗传学的创立及后来转基因技术的发展在很大程度上解决了这一重大难题.进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良，是我们目前化学研究的主要前沿.这样既缩短了培育农作物的时间又提高了生产效率和经济效益.如:各种各样的转基因食品[11]、药品相继的出现.

克隆技术，克隆是英文“clone”的音译，在台湾与港澳一般意译为复制或转殖，是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程.克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”，已经逐渐应用于植物学、动物学和医学等方面，是基因工程最基本的一种研究手段[12].

3 化学前沿引发的哲学思考

以上化学前沿知识虽以人们对自然的经验和知识为基础，但必须经过理性思维的概括、总结和升华才能溶入科学体系之中，而这些理性认识和理性过程则是深受哲学影响的.反过来，哲学从根本上又必须紧紧依赖于各种科学规律和本质，从而归纳出更广泛和更深刻的哲学原理和思维规律.因此，历史上科学界的每一次重大突破无不带来哲学界和思想界的深刻革命，而每一次哲学思想的完备和流行反过来又引导着科学的前进.下面，我们就来谈谈由化学前沿知识引发的哲学思考.

3.1 建立绿色化学自然观

目前环境问题呼唤新的智慧体系.由于缺乏智慧指引和束缚，人类的欲望越来越多，要求越来越高，于是对自然的索取就越来越深入，而这就给环境构成了极大的压力.同样技术因为自身的局限性，也给环境带来很大的威胁.因此，建构新的智慧体系能够直接束缚和指引欲望和技术，从而缓解目前的环境问题.一方面，我们要去整理传统智慧中的有价值的部分；另一方面要去发展和接纳新的智慧.我们要发展新的智慧，以适应欲望和技术的要求.这就需要我们去重视学者们的哲学研究，给他们创造更多更好的条去推动智慧的发展.当然，我们也要善于借鉴外来的智慧，吸收其他民族智慧中有生命力的东西.只有这样，新的智慧体系才能建构起来，并不断得到完善，并最大限度的发挥作用，从而抑制环境问题，从而改善我们周围的环境[13].这就需要我们去建立绿色化学自然观.

绿色化学是一种和谐的马克思主义自然观，人类社会的发展历程中始终贯穿着对人与自然关系的思考和实践.这种否定之否定的螺旋式认识历程，体现了人类对人与自然关系认识的深入发展.绿色化学的自然观正是基于对这一过程的认识，在反思以往人与自然关系的过程中形成的一种和谐的自然观，即人类力图与自然和谐统一的阶段.这种和谐的价值观认为，在人与自然的主客关系中，人类的主体性的存在、体现与发展都必须以客体的存在为前提，因此，人类的主体性必须有分寸地加以宣扬与彰显，主体与客体二者之间必须建立起共存共生的和谐观.

3.2 系统与层次在化学研究中的应用

整个化学世界构成一个庞大而复杂的系统，这一系统按照不同的角度又可划分为不同类型的子系统.如从研究对象上分，有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、放射化学等领域；从研究方法上划分又分为理论化学、实验化学和应用化学.现代化学的细致分工，使一个学科的研究方法得以发展得十分细致，其他学科直接或间接地加以借鉴运用，实际上是一种思维方法的拷贝.借鉴和运用其他学科的科学方法及研究新进展，可以使我们省却在本学科体系内部从头发展类似的方法，从而事半功倍.

从横向上看，系统与系统之间可以相互作用、相互交流、相互渗透.各学科之间的相互作用相互渗透，可以获得巨大的成果，借助于这些学科的成果使材料科学逐渐向精密科学过渡，并跃居到现代自然科学的前沿.如近年来出现的分子生物学、纳米科学、计算机化学以及环境化学、宇宙化学等等都是极好的例证.

综观今日科学世界，科学方法的跨学科运用，将各自然科学、社会科学和技术科学逐步联系起来，使得每一门学科都和整个科学的大系统密切相连，以至于任何一个结构层次上的重大科学突破，都可能迅速通过研究方法的跨学科运用等多种方式扩散开来，直到物化为改造世界的技术与产品，深刻地影响着整个科学世界和现实世界的图景.

以上都说明化学系统是一个开放的系统，而耗散结构理论告诉我们，一个系统想要维持有序结构，首要条件就是须是一个开放系统，因为只有开放系统才能够不断与外界交换信息和能量，才能远离平衡态，利用自身的非线性机制来维持有序结构；否则，一个封闭的系统最终会趋向于平衡状态，从而走向无须的混乱状态.这就启示我们，同其他任何学科一样，化学只有不断地同其他学科进行交流，不断地在各领域进行更广泛地应用，才能保证其不断地向前发展.

3.3 质量互变定律在化学研究中的应用

唯物辩证法认为，物质的变化均应在一定质的基础上首先进行量的积累，这种扩大或缩小的量的变化达到一定程度，超过了某种临界，就要发生质的变化[14].不仅如此，量变还可在总量不变的情况下，由于其内部分子、原子的排列结构改变，重新受控组合，发生质变，其性质由原有的状况变化为新的状况，常规下出现新质的事物.如:纳米技术就是通过控制、设计单个原子或分子间的配置，从而改变其内部原子或分子的空间位置，压缩原子或分子间的距离，使其重新合成出新质的材料，并始终保持在100纳米以下的尺寸从事加工，从而使新合成的物质往往产生既不同于微观原子、分子，也不同于宏观物质的超常规特性，这就是到新质的飞跃，新生事物由此而诞生.

3.4 平衡与有序在化学研究中的应用

平衡反映了事物矛盾双方势均力敌，处于暂时的相对的统一.恩格斯曾指出:“平衡是和运动分不开的”“相对静止即平衡”.化学反应平衡非常直观地表明了这一点.当一个可逆反应处于平衡状态时，并不意味着正反应和逆反应都同时停止了，事实上正反应就逆反应仍然在进行着，只是它们的速度相等，相互抵消罢了，所以从表观上看反应物和产物在量上没有发生变化.

平衡与非平衡正如恩格斯所说的是“活的统一”，它们之间在一定条件下可以相互转化.如在一定的温度、压力下，具有一定的配比的反应体系达到平衡时，如果改变温度压力或量的配比诸条件中的任何一个，都能使化学平衡破坏，但只要不再改变条件，那么经历足够长的时间后，反应体系将会再次达到平衡.

3.5 矛盾观点在化学研究中的体现

人们要想科学地认识事物，正确地解决问题，取得事业的成功，就必须坚持矛盾分析的方法，学会对具体的矛盾进行具体的分析，防止和克服思想方法上的片面性和绝对化.科学及时改变了生产力的构成要素，改变了人们的劳动形式，改变了社会经济结构.科学技术像一把双刃剑，既能通过促进经济和社会发展一造福人类，同时也可能在一定条件下对人类的生存和发展带来消极后果.化学产品给人们带来便利的同时也带来了污染.如:基因重组技术虽然能治疗一些疾病和带来很大的经济效益，但同时也带来了基因污染问题，复制人和永生的设想将无法回避伦理学上的恐慌.再如:技术既是被社会塑造起来的，又是塑造社会的.纳米技术的发展过程，究其实质，是价值的创造过程.因此，必须从价值论的角度进一步认识纳米技术.纳米技术是一种微技术，微技术可以生产出微武器.这种武器具有前所未有的杀伤力，谁拥有这种武器就等于拥有一种不寻常的优势.防备这种武器是否意味着另一种军备竞赛呢，有专家甚至发出警示“纳米也可能消灭全人类”.这些均体现了对立统一的辩证思想.

核能利用不好可能引起核污染，制成核武器后又可能发动战争.核能及其它能源自身的弊和利是对立统一的关系.那么该如何面对这种高科技产生的同时引发的副作用呢，这时就需要我们保持批判地吸收的理性原则，对这些矛盾坚持一分为二的观点看问题.对于任何事物我们我们都要承认矛盾，分析矛盾，用于揭露矛盾，积极寻找正确的方法解决矛盾.针对核能等各种能源，我们要充分认识到其优点和缺点，积极寻找正确的方法克服其缺点，化害为利，为人类谋福利.任何矛盾都包含主要方面和次要方面，事物的性质主要是由（主要）矛盾的主要方面决定的.因此我们在认识事物时，要着重把握矛盾的主要方面，要抓住主流，才能正确认识事物，做出正确的评价.对于核能和其它能源，我们在认识或评价时，要着重抓住它们的主要方面，这样才能权衡利弊，形成对它们全面、完整、准确的认识.矛盾的主要方面和次要方面既相互依懒又相互排除，并在一定条件下相互转化.对于核能危及环境、人类安全这个次要方面，我们一定严防死守，制定正确的措施，建立定期安检机制和应急机制.坚持两点论和重点论的统一，反对形而上学的一点论和均衡论.在核能和其它能源利用方面，我们要分析利弊，抓住矛盾的主要方面（优点），同时统筹兼顾，不能忽视次要方面（缺点）.

3.6 事物发展的总趋势是前进的，事物发展的道路是曲折的

认识运动的总规律:实践、认识、在实践、在认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识的每一循环内容都比较递进到了高一级的程度.对事物认识是一个艰苦的、反复的过程.任何一门科学技术都是发展前进的，但也经历了曲折，任何一种定律都是经过无数次的实验才得出的，其中经历了失败成功，但它是向前发展的.从一个程度进如到更高的程度，如分析研究体系由简单体系转向复杂体系，分析研究层次已进入单细胞、单分子水平和立体构象.

4 结论

本文通过分析当前的化学前沿问题，重点剖析了这些问题折射出的哲学思考.最终明确指出化学的发展需要哲学的不断启发和引导，而化学的每种现象和结论也值得进行一番哲学的反思.纵观科学发展史，哲学的启发很可能产生科学的突破，而对科学的反思又往往导致了哲学的革命.化学研究虽然局限于原子层次，但其应用的范围极为广泛，仍具有极大的发展潜力.而哲学，这个充满智慧和激发灵感之神，必将在这漫漫征途之中继续指引化学家们前进.

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