1.4 化学:一门以实验为基础的科学
(Chemistry:An Experimental Discipline)
关于实验和理论在化学中的地位,在历史上曾经引起过很多争论。例如,法国实证主义哲学家A.Comte说:“任何企图将数学应用于化学研究的做法都会被视为极为无理的行为,这违反了化学的精神。”而美国化学家Walter Eyring则持截然相反的观点:“迄今为止量子力学都(被证明)是正确的,因此化学问题就是应用数学问题。”如果抛开争议,有一点毋庸置疑,即化学仍然是一门以实验为基础的科学。化学实验仍然是人类认识物质化学性质、解释化学变化规律和检验化学理论的基本手段。化学家在实验室中模拟各种条件,细致地对实验现象进行观察比较,并从中得出有用的结论。例如,很多新元素和新的化合物都是在实验室中被发现的,Mendeleev的周期律也是建立在大量实验事实的基础之上的,而且Mendeleev周期律的正确性也是由实验来验证和确立的。可见,实验对于化学家的重要性不言而喻。
在辽阔的化学领域中,绝大多数化学家都从事着实验发现的工作。这不仅仅因为实验是化学学科的传统,也由于化学研究对象的复杂性。当我们面对复杂体系时,在很多时候,通过实验来认识或深入理解几乎是唯一选择。在化学史上,有无数这样的实例来印证化学实验对于化学发展的重要性,例如Curie夫人发现镭的故事就是其中一个精彩的范例。
当我们强调化学实验的重要性时,也决不应当忽视理论对于化学探索的指导意义。的确,在化学发展的某些阶段,理论的突破会给化学带来突飞猛进的发展。一个突出的例子就是Linus Pauling关于化学键的理论:Pauling的价键理论不仅为人们认识化学键奠定了坚实的理论基础,它的影响也扩大到化学学科之外,对于相关领域的发展也起到了非常重要的作用。
总之,在我们开始化学学习的时候,我们要重视实验技能的训练,掌握熟练的实验技巧,为以后的实验探索打好基础。同时,我们也要不断加强自身的理论素养,学会从实验数据中总结和发现规律的能力。