方法论上的启示

对理论的深度发展和广度发展的分析，具有重要的方法论意义。

首先，科学理论总是发展的，它不会永远停留在一个水平上。这就是说，科学理论总是要向深的方向发展，科学理论的深度发展是必然的、不可避免的。科学理论深度发展的结果，是新思想的产生，新概念的提出，新规律的发现，一句话，是新理论的建立。新理论一旦建立，尤其是科学中一些具有基础性的理论一旦建立，就具有很大的潜力，科学家们很自然地要理解、消化新理论，并试图用来解释现象和事实，解决科学面临的种种问题。这就是说，新理论的广度发展从新理论建立时就开始了。因此，理论的广度发展也是必然的、不可避免的。这就给人以启示，作为一位科学家，当然包括化学家，应当关注不同领域中的发展趋势和最新理论成果，应当不断学习新的科学思想、新的理论和新的方法；同时，还应当善于应用这些成果思考和研究本研究领域中的问题。换句话说，作为一位科学家不仅应当善于推动理论向深度发展，而且应当善于推动理论向广度发展。化学发展的历史业已表明，一些化学家或物理学家，在热力学建立以后，就运用热力学理论和方法研究化学问题，开创了化学热力学研究的新领域。当量子力学建立后，海特勒和伦敦应用量子力学理论和方法研究氢分子的化学键，由此开辟了量子化学研究的新领域，促使量子化学理论不断发展和完善。应当强调指出，从已经提出的概念、已经发现的规律和已经形成的理论中，看出解决某个领域中问题的可能性，并明确地提出这种可能性，这本身就是一种创造，就是对科学的一种贡献。

现代科学正在迅猛发展中，在现代科学中新的思想、新的概念、新的理论层出不穷。不久前，兴起了“三论热”，科学家们饶有兴趣地讨论系统论、控制论、信息论，现在又在讨论耗散结构理论、协同学、混沌理论、超循环论等。许多科学家已经提出了这些理论在不同领域广泛应用的可能性问题，并正在将这些理论广泛应用于化学、生物学、地学以及工程技术等研究领域。应当说，上述这些理论的建立，具有深度发展的性质，或者说是理论深度发展的结果。就以耗散结构理论来说，它是在经典热力学理论和统计力学理论的基础上发展起来的，从经典热力学和统计力学理论到耗散结构理论，是一种突破性进展，是理论的深度发展。依据理论的深度发展和广度发展的规律，化学家们应当关注当代科学理论的进展，充分认识当代科学理论的基础性和启发性，并进一步思考和研究化学问题。我们已经看到，有些学者已经在用

控制论讨论化学问题了。①可以期待，随着当代新理论的应用，化学理论将会有更大的进展。

其次，理论的广度发展实质上是具有普遍性的原理与某一特殊研究领域的实际相结合的过程，化学理论相对于物理学理论具有广度发展的性质，化学理论的发展在许多方面（不是一切方面，不是全部）是物理学理论（如热力学理论、量子力学理论、统计力学理论等）与化学研究的实际相结合的过程。结合不是简单捏合，而是有机的“溶合”，溶合中产生新内容，因此，结合是一种创造，结合过程是一种创造性研究的过程。

将物理学理论或其他基础性理论应用于化学研究，在方法论上需要注意两个问题。

第一个问题是应用的根据。一种新理论特别是具有基础性、普遍性或综合性的理论问世以后，最大限度地发挥它的理论潜力，将其加以推广和应用，这是促进化学及其他科学进步的一个重要因素，如果不这样做，或由于受片面分工的限制，囿于一个狭窄的专业范围，对其他领域的理论成就不闻不问，对化学的发展是不利的。引用其他领域（包括物理学中）的理论研究化学问题，首先需要试探，在试探中决定取舍，这是大多数理论化学家实际走过的、现在正在走着的道路。在历史上，将一种理论推广应用到其他领域，往往是自发的、不自觉的。例如， 17、18 世纪，在牛顿力学建立以后，化学及其他科学，几乎都试图用力学原理解释各自领域中的现象，实际上是力学理论向化学和其他科学中的扩张。从历史的观点看问题，在当时这是不可避免的，而且应当肯定其积极作用；但是，从发展的观点看问题，到了 19 世纪，这种推广应用的消极作用已经表现出来了，由于人们在用力学理论解释化学及其他现象的时候，是不自觉的，在这种推广应用中形成了一种习惯，形成了一种传统，致使它的消极作用显示出来以后，许多人并没有意识到，由此增加了许多多余的的阻碍，在一定程度上延缓了科学的发展。在理论的广度发展中，如果化学家们对某种理论能否应用于化学、在什么条件下能够应用于化学等问题，认真加以思考和研究，定会有助于减少盲目性、增加自觉性。这样的问题已经不是纯粹的化学问题，而是一个化学方法论问题了。这样的问题，哲学家应当认真思考和研究，化学家也应当认真思考和研究。有关化学方法论问题，不能完全交给哲学家。爱因斯坦曾经说过，经验迫使物理学家们去寻求更新、更可靠的基础的时候，“物理学家就不可以简单地放弃对理论基础作批判性的思考，而听任哲学家去做；因为他自己最晓得，也最确切地感觉到鞋子究竟是在哪里夹脚的。在寻求新的基础时，他必须在自己的思想上尽力弄清楚他所用的概念究竟有多少根据，有多大的必要性”。①爱因斯坦在这里对物理学家和物理学说的话，对化学家和化学是同样有效的。

第二个问题是化学的特点。将一种理论应用于化学研究领域，是将该理论与化学研究的实际相结合。结合就需要从化学研究的实际出发，不深切地了解化学发展的实际，不研究它的特点，也就不能真正结合。应当说，化学家最了解化学的实际，在这方面不会有什么困难和障碍。

① 参见金松寿：《控制论化学》，浙江教育出版社，1987 年版，另见金松寿：《催化设计中的控制论方法》，化学通报，8，52（1985）；“化学与控制论”，载邓从豪主编《现代化学前沿和问题》，山东大学出版社， 1987 年版，第 411—434 页。

① 《爱因斯坦文集》，许良英等译编，商务印书馆，1983 年版，第 1 卷，第 341 页。

最后，从理论的深度发展和广度发展的关系上看，化学理论在许多方面是在物理学和化学的边缘地带发展起来的，它已经形成为化学中的一个专门领域，人们通常将其称为理论化学，理论化学作为一门学科也被称为边缘性学科。其实，现代理论化学不仅与物理学发生了密切联系，它还与生物学、天文学、地球科学、数学、电子计算机科学以及激光科学技术等，发生了密切联系，形成了各种形式的交叉学科。

理论化学的重要特点之一就是具有交叉性质，这就决定了应当怎样研究它、发展它。既然理论化学是一门带有交叉性质的学科，自然就不能脱离不同学科的相互渗透、相互作用，理论化学研究就应当不断地汲取来自其他学科的思想和理论，充实自身的内容。

在历史上，化学被视为一门实验科学。所谓实验科学，其主要意思在于强调化学研究的主要方法是化学实验，通过实验发现化学现象，进而对化学现象提出理论解释。直到现在，许多主要从事化学实验工作的化学家仍然是这样做工作的。尽管现代化学实验研究的领域扩大了，研究手段改善了，测试数据多了，理论解释也深化了，但是，从实质上看，实验化学家的基本工作方法没有改变。

现在，化学中分化出来一门理论化学，主要从事理论化学研究的化学家的主要工作，是建立模型，进行计算，探讨建立模型的方法和计算方法，他们往往不做实验，只是利用别人的实验结果。这样，在化学家中，除了按研究对象可分为不同专业（如主要从事无机化学研究或有机化学研究，高分子研究）的研究人员以外，还可分成实验化学家和理论化学家两部分人，甚至可以说形成了两个学派，即实验学派和理论学派。在物理学界，早有实验学派和理论学派之分，而在化学界，在一个较长时期中，虽然实际上形成和存在着这两个学派，但是人们没有明确地承认或认定这两个学派的存在。即使在理论化学研究中，也存在不同的风格，不同的流派，从而形成了不同的理论形态。就以化学键理论来说，研究的角度不同，处理方法不同，表达形式也不同，形成了价键理论和分子轨道理论，此外还有配位场理论等。

上述种种，提出了一个问题：在当代科学的发展在继续分化、深化的同时也出现了综合和整体化趋势的情况下，应当怎样对待和处理化学界内部以及化学界与其他科学界之间的关系，才有利于化学及其他科学的发展？

从现状看，不仅在化学界与其他科学界之间存在着隔行如隔山的状况，即使在化学界内部，特别是在理论化学家和实验化学家之间，也存在着隔行如隔山的状况，有时甚至存在相互之间轻视对方工作的情况。这就产生了一种矛盾，即主客观之间的矛盾：在客观上，科学的发展出现了相互渗透、相互交叉、整体化的趋势，而在主观上，人们的知识结构和研究的领域越来越专门化。众所周知，依据唯物主义观点，应当让主观去适应客观，不断解决主客观的矛盾才有利于科学的发展。可是，问题还有另外一个方面，科学发展到现在，一个人要熟悉一、两门科学已属不易，要通晓各门科学是不可能的。这又是一个矛盾。

出路何在？看来出路在于交流与合作。在化学界内部，理论化学家和实验化学家应当交流与合作。在这方面已有先例可作示范。有机化学家伍德沃德以有机合成见长，他与年青的理论化学家霍夫曼合作，发现和确立了分子轨道对称性守恒原理，他们的合作在学术界被传为佳话。在化学界与其他科学界之间也可以进行合作或进行学术交流，这种合作或交流对化学和其他科

学的发展也很有益处。有的地方和单位，将不同学科的人组织在一起，定期或不定期地进行学术交流，开展学术讨论，找到共同点时就进行合作研究。事实证明，这样做对发展科学大有裨益。交流与合作，首先需要有交流、合作的强烈愿望；其次还需要学习，搞化学的人要学习一些数理或别的理论，搞数理的要懂一些化学，互相学习的越多，共同语言也就越多，交流与合作越有成效。人们只要留心观察就不难发现，那些有交流与合作的强烈愿望、并经常进行交流或合作的人，他们的学术思想往往是很活跃的。就国内条件说，我们有许多综合性大学，学科较齐全，在一个学校内就有交流与合作的良好条件，问题是怎样利用这种条件。