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化学家的操作现实主义


实验室k / 2019-04-22

       在此我们想说,化学家的实践哲学不只限于他们著名的怀疑主义哲学。他们可以把物质实体召集起来执行有用的工作,这本身就是化学家的概念性实践活动的一个鉴别标志。对于化学家而言,不可见的实体基本不是了解物质世界即隐藏在现象背后的现实的钥匙,而是一套工具,利用这些工具及其在世界中产生的作用可以带来新的事物。

       所以,在这个哲学方法中,先有作用,再有概念、命名或者理论。人们很容易把这种立场认定为“工具主义”立场,然而皮埃尔·迪昂所拥护的哲学方法已经被冠以“工具主义”之名,即把理论诠释为计算或者分类的常规工具,而对所用理论实体的现实性未作任何陈述。皮埃尔·迪昂们看重的是分类工作,而无须关心这些工具在世界中的建设性回报。这种经典的工具主义是一种反现实主义(或者至少是反科学现实主义)立场,把其中的概念当作是真实世界中没有存在对象的人类思维的创造物。

       另一方面,化学家们很少质疑他们所用工具的现实性,比如,这些工具是天然的还是人工的。从这个意义上,迈耶森完全有理由批判以凯库勒为代表的化学家的两面性。这些19世纪的化学家们一方面避免了回答原子是否真实存在的形而上学问题,而另一方面又能像使用扳手或者螺丝刀的水管工人一样愉快地使用原子。不过,他们的现实主义肯定是没有代表性的。在1983年介绍科学哲学《表征与干预》(Representing and Intervening)时,伊恩·哈金在“关于理论的现实主义”与“关于实体的现实主义”之间作了严格划分。化学家的现实主义属于关于实体的现实主义,不过,由于对化学生产活动这一特征具有依赖性,化学家的现实主义更加符合“操作现实主义”的定义。

       为了理解化学固有的哲学方法,我们需要从化学家使用以及如何使用化学对象谈起。也就是先实践后理论,特别是那些要教授给学习这门学科的学生们的理论。所以,我们需要把统治着当代科学哲学的那些争论暂时搁置一边,尤其是关于科学是否代表现实这一问题的争论,这里所说的科学隐含理解为科学的理论。在这里,用科学现实主义的经典表述来形容化学家是不适合的。化学家的现实主义更加接近于哈金以电子为例呈现的实体现实主义。哈金解释,使科学家们(和哲学家们)相信电子的现实存在性的是,人们可以以可靠的、可预测的方式去操纵这些电子并产生可观察到的效应。

       实验工作为科学现实提供了最强有力的证据。这不是因为我们检验的是关于实体的假说,而是因为原则上可以对不“可见”实体进行操纵以产生新的现象和考察大自然的其他方面。它们不是用于思考的工具而是拿来操作的工具。

       照哈金的理论,重要的不是把电子用作物理理论中的理论假说去解释或者解救现象,而是解释或解救电子在实验设置下的实际配置以创造现象,从更广义层面理解,即解释或解救电子影响可观察事件结局的能力。哈金认为实验科学家们是自发的现实主义者,不是因为他们相信任何卓越的物质理论,而是因为他们可以用所假定不可见实体做实际的事情。让实验者们信服这种事物的存在性的是,他们可以用实验装置“喷射”或者“消耗”电子,从而产生可预测的观察结果。哈金认为电子也同样非常符合化学家们提出来的实体的概念,比如18世纪的元素,19世纪门捷列夫的元素,或者20世纪化学的原子和元素。

       如此看来,我们很容易理解为何化学历史进程中出现的这些概念从来都没有真正被淘汰。在拉瓦锡化学兴起之前已经非常普及的元素概念,只要与具备某些性质或者能够诱发特定行为的物质实体具有相关性,那么这些概念直到今天也仍然是有效的。同样的如我们在讨论元素周期表起源时所见,如果我们把周期表看作是经过整理的化学家可以使用的元素工具图表,那么门捷列夫提出的元素概念仍然言之有效。然而,门捷列夫的元素概念使我们之前讲的操作现实主义的概念复杂化,因为与哈金的实体现实主义所围绕的电子不一样、门捷列夫的元素是抽象的概念,而不是认为存在的物理实体。我们不能像喷射电子一样来操纵门捷列夫的元素,即使是先进的以现代纳米技术为基础的扫描隧穿显微镜也做不到。但重要的是在化学中要考虑到这些不同种类的“工作对象”,因为是它们构成了现代化学实践资源的一个主要部分。

       但是,把化学家的本体论单纯认为是在世界发挥作用的实体是不够的;也需要假定它们有采取行动的能力。因此,亚里士多德的“dynamis”概念(意思是力或者潜力)和古老的元素概念都不是多余的,各自有各自的用途。尽管亚里土多德的“dynamis”概念不对应于清楚明确的笛卡儿标准,但是潜力或者作用能力对于化学家来说却是不可缺少的概念。对这个核心概念的坚持使我们可以从塑造现代物理学的动力因(机械力相互作用或者力作用于物体)思维范式中解脱出来,明白这一点十分重要。扩延化学家的现实主义使之包含能力或潜力的概念比哈金的实体现实主义更加复杂化。扩延的现实主义的立场更接近于南希·卡特怀特(Nancy Cartwright)所坚守的立场,她一贯主张自然潜力的现实性,并且曾试图表明对自然潜力的认识隐含在科学家对大自然一般规律的理解中。

       为突显化学家与各种物质之间的关系,在此参考一下罗姆·哈瑞的“可供性”概念将是有益的,因为哈瑞的这个概念结合了物质的固有潜力和人为计划。在技术意义上,“affordance”是把两套因果力结合起来的特性:将物料组织或者赋形为一种工具或者装置的能力,以及在人类实验者指导下利用相关现象实现世界的能力。物质的汇聚提供事物或者现象,这主要取决于人类能动者寻求完成的目标是什么。例如,冰可以提供滑冰、冷却饮料、减小淤伤的肿胀以及许多其他事情。这种结合涉及到在实验室建造一个“世界装置复合系统”。哈瑞认为,复合系统所给出的现象非常像把酵母、水和烤箱相结合面给予我们面包。世界装置复合系统产生的现象不是单纯自然现象的表现,它们是允许外部世界的作用和千预的自然与人工的混合产品。我们可以用有机合成中的经典反应作为例子来了解这种思维如何应用于化学,比如傅一克烷基化反应。在这个反应中,化学家的目的是可以增加一个烷基和ー个乙基到苯环上,并找到合适的反应条件。而一氯乙烷与苯在强的路易斯酸氯化铝催化下反应可以得到预设结果。化学家可以制备并单独保存包括苯、氯乙烷和氯化铝在内的每一个反应组分,并且这些组分在单独保存时不会发生烷基化。然而,化学家把这三种反应组分混合在一起,刚好可以发生上述烷基化反应,在合适条件下则可以最大化目的产物的产率。因此,反应就是在预设合成条件下实现物质具有的彼此转化的潜力。

       到这里读者应该已经认为化学不得不在其他更加基础的科学中寻找哲学根基,因而是一种肤浅的经验科学,化学的这种大众印象是不准确的,甚至在哲学上是对化学的一种谁谤。不管这种化学观是偏好物理学的或科学哲学家精心构建的,还是由于缺乏对化学家的概念和方法的了解而导致的结果,它对化学哲学都造成了很大的伤害,剥夺了化学哲学成为有趣的以实践为基础的科学的权利。对于物质世界的认识,化学家们采取的是反本质主义,把物质世界看作是具有各种能力的个体的群集并且彼此之间具有某种关联,从面产生了在实验室和化学世界观察到的现象。化学家没有采纳古老的超越表观现象以获得隐藏事实的哲学理念,而是仍然停留在因精彩绝伦、充满神秘魅力而无法置之不理的化学现象层面。所以,哲学的必然立场是现象背后没有终极的隐藏事实。现象世界的幕后没有机械木偶的操纵主人,世界所有的,只是可以通过彼此的不同关系而呈现新性质的物质化的参与者。

       有些人可能会从上面的讨论中得出,化学的本体论不如其他科学特别是物理学丰高或者严,然而这种推断是错误的。化学家们是最强意义上的现实主义者,对他们使用的“演员”的现实存在性深信不疑,不管这个演员是电子、元素、醇还是离子。但是,化学家的现实主义不应该与巴舍拉不假思索立马否定的实质现实主义相混淆。而迈耶森把化学家的现实主义归属于实践型科学家们,是他们坚固不变的信念。这种现实主义不是源自于某种固有的把工作概念客观化的倾向,而是反映出了操作和现实之间的紧密关系。与前现代先祖们一样,现代化学家更多的是制造者面不是描绘者。由此而论,戴维斯·贝尔德着重强调的“工作知识”用于描写化学家是非常合适的:“我们对物质机构即大自然本身的认知不是通过我们的语言而是通过我们的技艺。我们把可以控制而且参与”工作”的物质机构当作工具。我们制造了物质机构的工作知识。”但是,确信实验实体的现实存在性不是化学家独有的,而是与所有的实验科学家和技术人员共同享有的信念。化学领域中运用的实体不仅以事实模式存在,而且还以互补的潜在模式存在,这是化学区别于其他科学之处。化学家们把因果力归属于这种物质的抽象,使化学科学既具有预测性又可以形成一般规律。


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