化学研究中的假说方法在研究中的深化作用
化学先生 / 2019-08-16
同类化学现象的多种不同的化学假说，甚至对立的化学假说之间的相互论争,有助于揭示各种假说中存在的问题，并相互补充乃至发展出新的化学假说，从而有利于在化学实践的基础上，使人们对化学现象的认识不断深化。
为了解释许多元素 的原子量接近整数这一现象，1815年，英国的普劳特(W.Prout,1785~ 1850)提出一个假说， 认为一切元素都是由数目不同的氢原子构成的。但是，贝采利乌斯和比利时化学家斯塔司对普劳特假说持否定观点。他们在精确测定了很多元素的原子量后发现，它们并不是氢原子量的整数倍。到了1912年，人们发现了同位素，认识到元素的同位素原子量各不相同，但都恰好是氢原子量的整数倍。一系列研究结果表明，那些原子量不是氨原子量整数倍的元素都是由两种以上的同位素混合而成的。因此，从根本上看各种元素可以说都是由氢构成的。这样，井劳特假说被复兴丁.并有了更为深刻的意义。1927年，英国的阿斯顿发现集些元素的原子量比普劳特假说估计的结果稍轻些或稍重些。这些偏离称为“敛集率”,它是元素稳定程度的一种标志。这种根据现代科学成果而加以修改的普劳特假说，可以用来说明原子结构中许多复杂现象，具有重要的理论意义。
1804-1807 年，围绕 着定比定律的假说是否成立发生 了一场长达三年的学术论争。论争一方是法国化学家普鲁斯特，他主张每种化合物都有固定的组成:另一方是贝托雷，他认为化合物组成不确定，反对化合物有固定组成的思想。双方在法国《物理)杂志上展开批评与反批评，摆实验事实.进行分析论证。这场持对立观点的化学假说之间的论争结果，不仅确立了定比定律,而且促进了道尔顿原子论的普及，科学地区分了化合物与混合物,并且为之后质量作用定律的发现开了先河。
18世纪化学的进步可以说是与氧化说和燃素说之间的论争密切相关的。正是在这场论争中,以氧为中心的燃烧理论取代了以燃素为中心的错误假说;系统定量的实验研究方法开始成为化学研究的基本方法。这场论争的结果使得化学的基本理论和基本研究方法发生了根本性的变革，实现了一次真正的化学革命。
上述关于假说在化学研究中的三种作用，实际 上体现了假说所特有的有效性。而这种有效性的基础则在于其客观真理性。正如俄罗斯著名学者柯普宁所指出的:“任何假说都应该区别两点:(1)它反映了客观世界中的什么,准确程度多大。(2)它揭示了科学认识进一步发展的哪些远景。同时第二点又取决于第点看一个假说是否有效，能否解决问题，皆取决于其客观真理性的程度。假说中客观内容愈多，它就愈有成效:反之，如果假说不包含有足够多有关对象客观上正确的知识，它就无法为科学的发展开辟广阔天地,也无法为发现新的规律性提供应有的基础。"
照此看来燃素说作为经实践证明的种错误的假说， 按理是缺乏客观真理性的，其有效性也是成问题的。但它为什么仍具有假说的一些作用呢? 由此引出这样一个重要问题:如何科学地看待错误假说的作用? 为了分析这个问题，需要运用“作业假说”的概念，“人们通常把对现象的最早些在当时那个时代可用来作为进一步研究对象工具的解释之一.称之为“作业假说’。“哈作业假说概念的提出，是为了区分各种不同假说的认识价值，作业假说与科学假说(又称理论假说)不同，建立种作业假说主要井不是它对现象或过程的解释正确与香，而是它能为我们进步分析这一现象或过程提供什么材料，如何帮助我们把自己的思想引向更细致深刻地研究现象或过程。
根据这种观点， 可以认为:燃素说是适用于18世纪化学发展状况的种作业假说，它为人们研究燃烧现象提供r丰富的材料，并把化学家的思想引向对燃烧现象的更深人细致的研究。众所周知，正是“借助于这些材料，拉瓦锡才能在普里斯特利制出的氧中发现了幻想的燃素的真实对立物，因而推翻了全部的燃素说“D。可见，燃素说能在定历史时 期内起着假说的某种作用，有着 一定的有效性， 尽管这种有效性后来随着实践的发展面最终丧失。正如门捷列夫所说:“持有一种后来发现是谬误的假说也比没有任何假说要强些。”作业假说“对当时那个科学发展的时代是适用的“，它们能激起人们的钻研精神，只不过由于这种假说远离现实，而在进一步研究时被抛弃。
作业假说和科学假说两者 在有效性方面存在着 显著差别，但这种差别并不是绝对的.而是具有相对性。在通常情况下，科学假说比作业假说的有效性大得多:但也存在着一种情况，某些作业假说可以在科学认识过程中转化为科学假说。例如:鲍林和斯莱特(]. C. Slater, 1900~ 1976)最初只是为了解决碳原子有四个等效单健和碳原子基态电子构型(1s22s2p2 )之间的矛盾及价键的方向性问题，而提出了“杂化”的作业假说。后来，鲍林发表了论文《把量子力学和顺磁化率理论的研究成果应用于分子结构)(1931年4月)，它标志着杂化假说由作业假说转化为科学假说。这是因为，在该论文中,鲍林求得了sp3杂化和sp2杂化的定量表示用中心离子(或原子)的杂化轨道和配位体形成的化学键来说明络离子的空间构型及磁性问题。他既利用了量子力学原理进行理论分析，又引用了大量的实验资料进行验证，同时，他还提出了一条能引出较多满意结果的合理假定一最大重叠原理:“若 一个原子的两个轨道都能和另一个原子的-个轨道相重叠，则重叠较多的将与那个原子形成较强的键，而且这个给定轨道的键将倾向于排布于这个轨道集中的方向上。”S从此，杂化假说不仅成为一种简化的量子 力学计算方法，而且还是依据最大重叠原理对分子的几何形状作直观研究的有效工具。
前已述及,假说是科学性和假定性的结合。以上关于假说的有效性及其基础客观真理性的论述，实际上是从一定角度阐述了假说的科学性。假说都存在假定性方面,假说中的推测具有四个特点:“第一，这种推测乃是认识对象及其本质联系和规律性的手段:第二，包含在这种推测中的知识具有或然性:第三，在论证和发展假说过程中，这一推测应该要么以某种形式得到证明，要么就被否定而为另一个推测所替代:第四，在这推测基础 上建立起来的知识体系,使我们有可能发现新的事实和规律性,因而它就成为认识运动的工具。"
需要强调的是:或然性是 与确实性相对应的范畴，它们在科学假说中处于某种逻辑联系之中:或然性是对命题论证程度的估价，而不是对命题客观内容的评定:或然性可以是对个别命题而言，但假说的客观真理性却只能对整个知识体系而言。因此,判明假说中推测的或然性程度并不等于解决了整个假说的真假问题。在燃素说统治化学的时期，就当时的情形看，它获得了很高程度的或然性的支持;但它毕竞是错误的假说,这是无论多高程度的或然性也无法改变的。分子假说提出之初，对它或然性支持的程度很低，但这丝毫不影响它的客观真理性。需要补充说明的是，分子论提出之初,并不被学术界接受，但阿伏加德罗没有灰心，也没有停止研究。1814年2月，阿伏加德罗又发表文章充实补充他的分子论，文章的题目是《论单质的相对分子量，推测气体密度和某些化合物的构造》。阿伏加德罗的分子论受到极不公正的待遇，被埋没了半个世纪。但真理是压制不住的。1860 年,康尼查罗在德国卡尔斯鲁厄国际化学会上.散发(化学哲学提要)详细论证分子学说，至此，埋没了49年的分子假说终于被广泛确认。这说明，正确战胜谬误也需要时间。无数史实说明，假说的曲直真伪，最终判据是事实，是科学实验和科学实践。
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