（科学技术哲学专业论文）道尔顿的构成论自然观研究.pdf

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关键词：道尔顿；构成论；生成论；自然观 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ee a r l yn i n e t e e n t hc e n t u r y , t h ee u r o p e a ns c i e n c eh a sb e e nd e v e l o p e dr a p i d l y a f t e r ”r e n a i s s a n c e ”i nt h ec h e m i c a lf i e l dd a t aw eh a v ea c c u m u l a t e daw e a l t ho f e x p e r i e n c ea n ds o m ev e r yi m p o r t a n te x p e r i m e n t a ll a w s p e o p l ee a g e r t ou n d e r s t a n d i n t e r n a lr e l a t i o n so ft h el a w , s e e k i n gt oe x p l a i nt h e i rs c i e n c eh a sb e e nh i s t o r i c a l l y p l a c e di nf r o n to fs c i e n t i s t sa tt h a tt i m e t h i st a s ki su l t i m a t e l yat h o u g h td a l t o n a t o m i cs t r u c t u r eo fl e v e l sf r o mm a t e r i a ls c i e n c et or e v e a l t h u s ，t h ea t o m i ct h e o r y f r o mp h i l o s o p h i c a ls p e c u l a t i o nr e a l l yb e e nt r a n s p l a n t e dt ot h es i t e ss o i ls c i e n c e t h ed i s s e r t a t i o nm a i n l yu s e st h em e t h o do fh i s t o r i c a ld o c u m e n t s ，t r y i n gt o u n d e r s t a n d i n gt h eh i s t o r yo fs e t t i n gu ps c i e n t i f i ca t o m i s m ，a n dt h er e l a t e ds c i e n t i f i c r e s e a r c h ；t h e nt h ea r t i c l eu s e st h em e t h o do fc o m b i n i n gt h e o r yw i t hh i s t o r y , a n a l y s i s d a l t o n ，sn a t u r a lv i e wo fc o m p o s i t i o nt h a tr e f l e c e t e do fs e t t i n gu ps c i e n t i f i c a t o m i s m t h e np a p e ra n a l y z e dt h en a t u r a lv i e wo fc o m p o s i t i o na n dt h es i g n i f i c a n t i m p a c tt h ed e v e l o p m e n to fw e s t e r ns c i e n c e ，b u tw i t ht h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f s c i e n c e ，e s p e c i a l l ym i c r o p h e n o m e n o n r e s e a r c ho ft h e r m o d y n a m i c s ，t h en a t u r a lv i e w o fc o m p o s i t i o nh a sl i m i t a t i o n b yc o m p a r i n gt h er e s e a r c hm e t h o d ，p r o p o s e db yt h e w e s tc a u s e db yd i f f e r e n c e si nt h en a t u r eo fs c i e n c ei so n ei m p o r t a n tr e a s o nw h yt h e d i f f e r e n tn a t u r a lv i e w n a t u r a lv i e wo fw e s t e r na l w a y sl o o k i n g t of o r mt h e e v e r - c h a n g i n gw o r l do fc o n s t a n tc o m p o s i t i o n t h ef o r m a t i o no f t h ec h i n e s ep e o p l e o nn a t u r e ，m o r ef o c u s e do nt h ep e r s p e c t i v ef r o mt h eg e n e r a t i o na n da n a l y s i so f o b s e r v e dc h a n g e si nt h en a t u r a l f o r m a t i o no ft r a d i t i o n a lc h i n e s es c i e n c eo nt h e s h o wa n dt h ec o m p o s i t i o no ft h ed i f f e r e n ti d e o l o g i c a la p p e a lt ot h ec o n t e m p o r a r y s c i e m i f i cr e s e a r c hi nt h em i c r o s t r u c t u r eo fm a t e r i a l st ob r i n gt h ed a w n b u tb o t ho f t h e i rh a v el i m i t a t i o n st h a td i 伍c u l tt oo v e r c o m e ，i ns c i e n t i f i cr e s e a r c h ，w em u s t c o r r e c t l yh a n d l e t h e c o m p o s i t i o n a n df o r m a t i o no ft h ed i a l e c t i c a lr e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h e o r y , t om a i n t a i nt h en e c e s s a r yt e n s i o nb e t w e e nt h et w o k e yw o r d s ：d a l t o n ；n a t u r a lv i e wo fc o m p o s i t i o n ；n a t u r a lv i e wo fg e n e r a t i v e ； n a t u r a lv i e w 1 1 目录 目录 摘要i a b s t r a c t ii 1 引言1 1 1 问题的提出1 1 2 研究现状2 1 3 研究意义一3 1 4 本文的研究方法及创新点”4 1 4 1 本文的研究方法一4 1 4 2 本文研究的创新点“4 2 道尔顿创立科学原子学说的背景5 2 1 道尔顿生平5 2 2 当时科学研究现况分析6 3 道尔顿的构成论自然观8 3 1构成论的历史演变及特点8 3 1 1 构成论的历史演变8 3 1 2 构成论的主要内容及特点“1 2 3 2 道尔顿创立科学原子学说过程中体现出的构成论自然观1 4 3 2 1 善于批判继承并勇于创新原子论”1 4 3 2 2 深入分析当时的化学经验材料及重要定律1 6 3 2 3 在分压定律的基础上提出原子假说”1 7 3 2 4 用倍比定律证实原子假说“1 9 3 2 5 道尔顿科学原子学说的标志原子量的发现2 0 i i i 目录 3 2 6“用头脑结束检验假说的实验”一2 3 3 3 本章小结2 4 4 构成论自然观对科学发展与认识的影响2 7 4 1 构成论自然观对西方科学发展的作用2 7 4 2 构成论自然观的局限性。2 8 4 3 当代科学发现促使构成论自然观转变。2 9 4 4 从自然观角度认识中国传统科学的重要意义3 l 4 5 本章小结3 3 结语3 6 参考文献3 7 致谢3 9 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果4 0 i v 1 引言 1引言 1 1问题的提出 对中国传统科学认识是一个十分庞大而且复杂的工作。我们今天对中国传 统科学的研究，大部分是以西方近代科学为标准，把中国传统科学作为特例进 行“外部研究”，即主要研究中国传统科学与社会、政治、文化、教育等外部因素 的关系。这是远远不够的，我们更需要“内部研究”，即从科学本身的历史出发， 揭示其自身的方法及原则，梳理并阐释出中西不同的科学思想、原理和规律。 这方面的研究即科学认识论、方法论等内史研究。这方面相关研究国内也有不 少人开始关注，其中对传统科学方法的研究是一个热点。如国内研究较早的华 东师范大学的周瀚光教授在中国古代科学方法研究一书中主要内容就是分 别论述了中国古代科学方法的六个特点，即勤于观察、善于推类、精于运数、 明于求道、重于应用、长于辩证，并且就每个特点各自写一章内容。 中国科技大学姜岩在其博士学位论文东方科学与文明的复兴中，提出 东方科学方法的核心是“实用化”方法。他在文中有相关论述如下：“关于以中国 古代科学为核心的东方科学的方法研究，国内外己经有很多学者做了大量卓有 成就的工作。笔者在这些工作的基础上提炼出这一结论东方科学方法的核 心是实用化方法。这一结论得到在中国科技史特别是数学史领域造诣很深的著 名数学家吴文俊先生的认同。笔者在本节以下部分将论证中国古代科学方法实 用化方法将成为第二次科学革命的最有利工具。” 对此笔者有如下疑问：1 、科学方法特点研究怎能代替方法本身的研究? 2 、 说“东方科学方法的核心是实用化方法”这种提法不也是在论述种方法的特 点吗? 由此可以看出在“内部研究”方面国内大量论述中，真正探讨到实质的问 题的比较少。 的确，认识中国传统科学方法是很难的，因为弥漫于中国传统科学上空的 迷雾让我们看不清其“庐山真面目”。可中国有一句古话曾说“它山之石可以攻 玉”，现代的方法论研究也表明对比研究是一种有效的方法，故本文从一个影响 科学发展的基本理论方面自然观进行研究。明末著名科学家徐光启在发展 。姜岩东方科学与文明的复兴 d 】【博士学位论文】合肥：中国科技大学2 0 0 3 5 3 1 1 引言 中国传统科学时曾提出会通中西科学的超胜思想，在他看来，超胜是目的，会 通是手段，手段和目的是辩证的统一。会通的第一步也是基础性工作就是要全 面了解西方科学，道尔顿的科学原子论可谓是整个西方科学大厦的基础理论之 一。 所以，在此笔者从自然观视角对道尔顿创立科学原子学说进行历史分析， 展现在其科学研究过程中所体现出的自然观构成论，进而帮助我们理解中 国传统科学的自然观生成论乃至整个理论框架体系的特点。 1 。2 研究现状 国内对中西方科学自然观即生成论与构成论的研究主要有金吾仑、董光壁、 关洪和李曙华等教授。 其中，金教授的相关著作有物质可分新论、 生成哲学。前者主要 分析了构成论的局限性，提出了“无限可分”是形而上学的信念，不是辩证法。 后者主要分析了以生成论取代构成论的原因，并分析指出东西方传统科学差异 的总根源是生成论是中国科学思想的主流而西方构成论是主流，董光壁研究员 则在他的当代新道家中，提出了“构成论”与“生成论”这两个概念，以描述 中西传统科学的不同物质结构观念。关洪教授在原子论的历史和现状：对物 质微观构造认识的发展一书从科学、历史和哲学三方面讨论了科学原子论的 演变，其核心思想在于论证“从构成论到生成论”的转变。李曙华教授的主要从 论述与构成论相对的生成论来阐述构成论的特点与不足。相关文章已发表十多 篇，主要有中华科学的基本模型与体系、 系统科学从构成论走向生 成论、中国传统科学自然观初探等等。 国内研究道尔顿的主要有李家玉、盛根玉，他们翻译的化学哲学新体系 对道尔顿创立科学原子学说的过程有详细描述。 化学哲学新体系全书分两 卷共三部分。第一卷分为两部分：着重论述了物体的构造，阐明了科学原子论 主要观点及其由来；其基本内容是结合丰富的化学实验事实，在构成论自然观 的指导下运用原子理论阐述基本元素和二元素化合物的组成和性质。第二卷重 点论述金属的氧化物、硫化物、磷化物以及合金的化学性质与规律性，对原子 论思想作了更进一步阐发。 国外研究道尔顿创立科学原子学说的专门著作比较少，主要散见于各化学 2 1 引言 历史研究。其中主要散见于英国j r 柏廷根的化学简史和斯蒂芬f 梅森：自 然科学史。可道尔顿本人撰写的化学哲学新体系为后人研究他的科学原 子学说提供了宝贵的第一手材料，它也是本论文参考的主要著作之一。 1 3 研究意义 为了更好更快的促进科学在我国发展，我们就必须从科学在世界多元文化 不同形态的生成演变的历史长河中找到其发展的共同规律，也才可能使科学的 发展在我国从自发走向自觉。 笔者认为，我们今天对西方科学的了解和学习在很大程度上是片面的，不 到家的。对西方科学的了解与引进吸收仍停留在“技术”层面，也就是说学习的 仍是作为具体知识体系的科学，并不去关心和探究这些具体科学是在什么样的 历史、经济、文化和政治等条件下产生的。 黑格尔有个故事可以很好的说明这个问题，“老人讲的那些宗教真理，虽然 小孩子也会讲，可是对于老人来说，这些宗教真理包含着他全部生活的意义。” 作为小孩子，我们要多了解西方科学这位老人的历史。 因此，笔者通过分析道尔顿创立科学原子学说的全过程。在公元前4 2 0 年， 德谟克里特提出的原子论由于这种想象没有实验的检验，最后只能导致空泛的 思辩了。直到1 9 世纪的前夜，原子论从定量化学实验得到了一个基础的时候， 它从哲学思辩的场地上才被移植到科学研究的土壤上来了。 科学是对经验事实的一种概括，是一个历史的概念。原子论思想在当时的 实践水平下给西方科学的发展起到了积极引导作用，其对物质的构成认识是成 功的。但随着科学的不断深入发展，特别是在微观粒子物理学领域，科学家开 始注意到构成论自然观在指导科学时遇到了很多的困难。如德国著名物理学家 海森伯是其中的先觉者，他从粒子物理学研究中领悟到生成或转化的概念在基 本粒子研究中比构成论的概念更有用。 中国传统科学中的生成论思想正是一种把自然物质变化结果看成是由生成 与转化造成的自然观，它将在基本粒子的生成演化及系统生成演化的规律上给 当代科学发展提供积极引导作用，就像原子论一样从哲学思辩的场地上移植到 科学研究的土壤上来。“在学术话语的整体观念与方法上重新建构一个中国，而不 。黑格尔著小逻辑【m 】，北京：商务印书馆，19 8 0 4 2 3 3 1 引言 再仅仅作为西方话语附庸与对象而存在的中国” 中国传统科学与西方近代科学代表了科学发展的两条不同道路。我们今天 应该本着真诚务实的态度，采取“它山之石可以攻玉”方法认真深入的了解西方科 学的长处与特点，从而知道中国传统科学的真正特点。 1 4 本文的研究方法及创新点 1 4 1 本文的研究方法 1 4 1 1 史论结合的方法 本文在分析道尔顿创立科学原子学说的过程时，首先通过查找大量史料从 而比较全面详细的了解其创立的历史事实，并在此基础上充分展开论述，把其 中体现的构成论自然观进行深刻分析。 1 4 1 2 历史主义方法 任何一个理论学说的发展都是一个不断变化的过程。它们都是在一定社会 历史条件下发展变化的。本文从历史的角度分析了构成论自然观的历史演变过 程主要分为元素论与原子论。 1 4 1 3 类比法 本文在重点分析道尔顿创立科学原子学说的过程中体现的构成论自然观基 础上，进一步通过类比的方法分析了中国传统科学自然观生成论。 1 4 2 本文研究的创新点 概括起来，本文的创新点主要有以下三点：第一，通过道尔顿创立科学原 子学说的过程来系统分析其体现出的自然观构成论。第二，以道尔顿创立 科学原子学说的过程分析论证哲学思想是科学家获得成功的必要条件。第三， 对构成论自然观的历史演变及其主要特点做了归纳总结，从而厘清构成论、元 素论、原子论三者之间的关 李惠国冲突与解构 m 北京：社会科学文献出版社，2 0 0 1 2 8 4 4 2 道尔顿创立科学原子学说的背景 2 道尔顿创立科学原子学说的背景 历史上任何科学理论的产生都不会是偶然的，总有其客观的原因，如特定 的时代背景和认识论的根源等，是人类科学认识发展到一定阶段的必然产物。 道尔顿创立的科学原子论也是如此，笔者就当时科学研究背景与当时原子认识 论渊源进行分别论述。 2 1 道尔顿生平 约翰道尔顿于1 7 6 6 年9 月6 日诞生于英格兰北部一个名叫伊格尔斯菲尔德 ( e a g l e s f i e l d ) 的贫困乡村。他1 2 岁时开始办私塾教书，同时受雇干农活，过早地 挑起了家庭生活的重担。他身处困境，仍坚持自学，毫不松懈。当地一位颇有 学问的教友会绅士伊莱休鲁宾逊( e l i h n r o b i n s o n ) 是位自然科学爱好者，他十分欣 赏这个好静、谦逊、勤奋的农村孩子，宁愿放弃休息时间在晚上教授道尔顿数 学、物理学等知识。鲁宾逊还爱好观测气象，自制了许多精巧仪器，并在他的 悉心指导下，道尔顿开始了坚持一生的气象观测。 1 7 8 1 年1 5 岁的道尔顿被肯塔尔镇的一所寄宿学校聘为助教，并于1 7 8 5 年开 始担任该学校的校长。在教学之余，他一方面开始博览群书，系统地自学科学 知识。另一方面他坚持气象观测工作。在肯塔尔，道尔顿幸运地遇到了一位同 他爱好和性格都相似的朋友一样的导师，这就是盲人学者约翰豪夫 ( j o h a n n h a u f ) 。正是在这样一位盲学者的辅导与鼓励之下，道尔顿不仅学到了数 学、哲学、物理学、化学以及拉丁文、希腊文、法文等方面的许多知识，而且 还学会了记气象日记，开始对自然界现象进行系统的科学观察。 1 8 0 1 年，道尔顿提出气体分压定律，即混合气体的总压力等于各组分 气体的分压之和。1 8 0 3 年他发现倍比定律，即当两种元素生成两种或两种以上 的化合物时，若其中一种元素的重量恒定，则另一种元素在各化合物中的相对 重量有简单的倍数之比。同年在曼彻斯特的一次学术会议上，道尔顿宣读了自 己的论文，初步阐述了他的原子学说。尽管是初步的，但却震动了英国科学界， 也从此开始他辉煌的科学原子论道路。 1 8 0 7 年，道尔顿的代表作化学哲学新体系一书问世，全面而系统 5 2 道尔顿创立科学原子学说的背景 地阐述了他的原子论，为自然科学研究进入微观领域提供了可靠的科学理 论基础。道尔顿一生宣读和发表过11 6 篇论文，他终生未婚，并且一生过着 清贫的生活，把毕生的精力用于科学研究，建立科学原子学说。 2 2 当时科学研究现况分析 原子论之所以在此时兴起是有其一个社会大环境的。此时，欧洲在发生了 反对宗教教会专制的“文艺复兴”运动后，自然科学得到了快速发展，特别是第 一次工业革命后，社会生产力有了很大提高。人们作了对不同气体的性质的研 究、工业革命中大量使用的金属材料及煤的研究、对热本质的研究，在这个过 程中新的元素不断被发现，积累了大量有关元素及其化合物的性质等知识，并 建立了不少科学定律。 其中，对道尔顿创立科学原子学说有直接或间接影响的主要有三大定律。 第一是质量守恒，它是科学中一条重要定律，最初是在十八世纪中期由伟大的 俄国科学家罗蒙诺索夫在定量的燃烧实验的基础上提出了的，即物质不灭原理 ( 质量守恒定律) 的思想。而后，著名的法国化学家拉瓦锡又从实验中否定了燃 素说中发现了质量守恒。 在构思新的原子论的过程中，道尔顿经常借助于质量守恒思想。他曾说， “化学分解和化学结合只不过是把这些终极质点或原子彼此分开，又把他们联合 起来而己。在化学作用范围内，物质既不能创造也不能消灭。要创造一个氢原 子，犹如向太阳系引进一颗新的或消灭一颗原有的行星一样的不可能。我们所能 进行的一切变化无非是把处于化合状态的原子分开和把分离的原子联合起 来。 第二是当量定律关于各种物质相互起化学反应时，它们之间的份量关系的 研究，最早是在在十八世纪末、十九世纪初由德国化学家李希特在大量实验材 科积累的基础上概括得出当量和当量定律，它们在化学理论和实际生产中得到 了广泛的应用。当量就是指化合量，当时分为两类：一是元素的当量，二是化 合物的当量，当量定律就是指各种物质相互起化学反应时，它们质量之比等于 它们的当量之比。 当量的思想可以说是道尔顿提出相对原子量的理论来源，而当量定律给了 d a l t o nj an e w s y s t e mo f c h e m i c a lp h i l o s o p h y , 1 8 0 8 1 ：2 1 2 6 2 道尔顿创立科学原子学说的背景 他测定相对原子质量的坚实理论基础。 第三是定比定律，在十九世纪末，有些化学家开始意识到化合物都有固定 的组成，与定比定律有关的基本概念已经形成。但是这个理论定律还没有经受 实验的检验，也还没有很清晰的概括出来，最终是法国化学家普鲁斯把定比定 律建立在严格的科学实验的基础上。他在调查分析了大量矿物后，开始确立了 定比定律的基本思想，后来通过对各种化合物的提纯和分析而终于发现了这么 一条经验规律。并最终概括出相对完备的定比定律：化合物是化学反应特有的 产物，自然给了它固定的组分，人在任何时候都不可能制造出在重量和大小上 不同的化合物。 普鲁斯定比定律的意义在于它为道尔顿测定原子量提供了基础。如果化合 物的组成不是固定不变的，那么道尔顿不论用何种方法都不能测定化合物中各 种原子的相对质量。可以说定比定律由于道尔顿科学原子学说的诞生而获得了 理论上的解释，同时科学原子学说也由此获得了坚实的实验基础。 以上三大科学定律是道尔顿最终创立科学原子学说这一科学理论的重要基 础，它们之间的关系是科学定律所描述的是自然现象之间的联系，而科学理论 是对自然现象的推论解释。 7 3 道尔顿的构成论自然观 3 道尔顿的构成论自然观 所谓自然观，通常指的是人类作为认识主体获得的对整个自然界以及人与 自然各种相互关系的总的认识和观点。它概括起来主要包括两方面内容：一是 对人类生存于其中的自然界存在状态内部结构及其发展规律的描述，即自然界 客观图景的描绘；二是对人类与自然关系的内容展开与把握方式的自觉反思。 即如何从变化着的自然中理解人和从人的发展中理解自然。本文所论述的自然 观概念主要是指第一方面即对人类生存于其中的自然界存在状态内部结构及其 发展规律的描述，并着重从物质结构层次分析比较中西方的生成论与构成论自 然观。 3 1构成论的历史演变及特点 3 1 1构成论的历史演变 人类关于物质结构的观念可谓源远流长，早在人类早期，我们的先哲们就 对宇宙物质的本原提出了各种理论学说。“所谓“本原”，意指一切存在物最初都 由它生成，或一切存在物都由它构成。我把前一种观点称之为“生成论”，而把后 一种观点称为“构成论”。” 生成论和构成论的物质观念在古代的中国和西方都曾产生过，但是在中国生 成论是主流，而在西方构成论是主流。中国的五行说认为金、木、水、火、土 代表五种宇宙构成元素，各种元素之间是相生和相克的关系，正是它们的这种 变化关系生成了万物。正像李约瑟说的：“五行的概念，并不是五种基本物质( 质 点不在考虑之内) ，而是五种基本的程序。中国思想特别着重在关系，而不在物 质本身。” 古希腊哲学家也认为万物是由少数几种元素组成，“在古希腊时也和现代的 想法基本相似，即觉得要了解宇宙的构造，就要追问最后的元素是什么。大的 物质是由小的元素构造，小的元素是由更小的粒子构造，所以是从大到小，小 到更小。这个观念是希腊时就有的( a t o m 就是希腊字) ，一直到近代。”如恩培多 金吾伦生成哲学 m 保定：河北大学出版社，2 0 0 0 1 。李约瑟著中国古代科学思想史d 川南昌：江西人民出版社，1 9 9 0 3 2 5 李政道李政道文录 m 浙江：浙江文艺出版社，1 9 9 9 1 7 1 8 、 3 道尔顿的构成论自然观 克勒的四元素论，他认为万物由水、火、土、气四种元素组成。万物的生成和 毁灭其实只是这四种基本元素的聚合与分散，而本身并没有变化，它们是永存 的。这种朴素的唯物主义观，希望从自然界本身寻找到说明构成物质世界的原 因。“在这里已经完全是一种原始的、自发的唯物主义了，它在自己的萌芽时期 就十分自然地把自然现象的无限多样性的统一看作不言而喻的，并且在某种具 有固定形体的东西中，在某种特殊的东西中去寻找这个统一”。 如果把“五行说”与“四元素说”进行比较，就不难看出中西传统科学文化截然 不同的两种特征。“四元素说”，在那里，“水、火、土、气”都是实体论的物质， 具有理论上的“可证伪性”，而在“五行说”中“金、木、水、火、土”只是一个抽象 化的符号，都是某种功能性的代称，不具有物质操作层面上的“可证伪性”。 西方科学正是在构成论自然观思想的影响下，一直在寻找万物的“本原”，这 一种自然观认为，唯有找到纷繁复杂且不断变化的自然现象背后的实体，通过 对这一种或几种实体的分离与组合来解释自然现象，才是对自然的真正科学认 识。 在1 7 世纪以前，元素论的观点是主流。恩培多克勒的四元素说后来又在炼 金术和实用化学家们那里演变成了盐、汞、硫三要素说。炼金术士们认为把金 属中性质不好的元素除去，就可以获得金银。“金属中那些不完善的金属，总是 力求变得象黄金一样尽善尽美。大自然的达一完善过程是在地下深处进行的， 要经过很长一段时间。工匠们在作坊里用较短的时间也几乎能完全重复这一过 程，因此，只要把方法略微改变一下，工匠们即可全部重现自然界的这一过程， 从而用人工把纯净的黄金制造出来。这就是炼金术的基本思想。”圆那时人们的物 质观念是直观朴素的，对物质的认识还只停留在表面现象上，还不能深入到物 质结构的内部去了解。 在1 7 世纪以后，随着物理学和化学作为独立学科的相继确立，自然科学得 到了快速而深入的发展，特别是化学领域中的很多实验经验规律被发现。在此 基础上，人类对物质的内部结构有了一定认识，此时原子论开始引起了人们的 广泛注意。有了这种理论观念作基础，分折和综合方法的应用才成为可能，对 物质内部的组成研究才得以深入。最后道尔顿在构成论自然观的指引下借助原 子的物质构造思想所创立的科学原子学说，才真正为近代科学发展找到一个坚 国恩格斯自然辩证法 m 北京：人民出版社，1 9 7 1 1 6 4 圆亨利n 菜斯特化学的历史背景 m 北京：商务印书馆，1 9 8 2 4 3 9 3 道尔顿的构成论自然观 实的基础。 无论是元素论还是原子论都承认字宙中存在一些最基本的物质，由它们构 成宇宙万物。两者在现代科学的原子结构理论的不断深入发展的背景下，最终 获得了统一的解释：元素是同一种原子的总称，现已发现的化学元素也只有1 1 8 种，而原子数目却是难于胜算的。 对于构成论而言，原子论更能代表其深刻内涵。因为原子是构成论的基本 单元，它具有以下基本特性：( 1 ) 原子是实存的。( 2 ) 原子是空间上定域的，它在 空间中通过某种作用力而运动。( 3 ) 原子运动的改变要靠外力，它自身不会自发 变化。( 4 ) 事物的变化是由组成它们的原子分离与结合的结果( 5 ) 原子是机械论的 基础。 原子的这些特性都很好的与构成论自然观相吻合，从历史发展进程看，原 子论是在元素论基础上提炼出来的。英国自然科学史家丹皮尔说，留基伯和德 漠克利特把“古老的单一元素假说发展成一种原子说”。从分析深入的程度上看， 原子论比元素论更深入到物质结构层次对自然界进行研究。综上所述，原子论 集中体现了构成论的自然观，是其典型代表，构成论与原子论在现时期具有同 等意义。“构成论首先是实在论的，同时也是还原论的。既然能够把自然分解成 各个部分，必然也能够把分解出来的各个部分组合成原来的整体。就是说，可 以通过对部分的研究，获得对整体的认识。但这种分解不应该是无限度的，所 以构成论也认为存在实体意义上构成物质世界的基本单元。于是构成论也是原 子论的。” 下面对原子论历史演变做一个简单梳理：第一阶段是古代的朴素原子论， 古代原子论的最早提出者是留基伯，他认为物质分割过程不能永远继续下去， 物质的碎片迟早会达到不可能分得更小的地步。德漠克利特是留基伯的学生， 他接受物质碎片会小到不可再分的观念并称这种物质的最小组成单位为“原子”。 在德漠克利特看来，“事物的性质只是人们约定俗成的东西，在自然中存在的只 有原子和虚空。” ，其提出的原子论是对早期希腊各派哲学家的综合与发展，标 志着古希腊哲学开始进入体系化新阶段。公元前3 世纪，古希腊哲学家伊壁鸿鲁 继承了留基伯、德漠克利特创立的原子论。古代原子论认为宇宙万物由原子组 。丹皮尔：科学史及其与哲学和宗教的关系 m 北京：商务印书馆，1 9 7 9 5 7 。田松，从构成到生成一历史与科学的一个比较 j 自然辩证法研究，2 0 0 1 ( 6 ) ，3 7 第欧根尼拉尔修 m 第九卷，第七章。参见商务印书馆1 9 6 1 年新版古希腊罗马哲学 m ( 原著选 读) 9 2 - 9 5 1 0 3 道尔顿的构成论自然观 成，原子是最微小的、不可再分割的物质微粒。这种古希腊哲学家凭借经验和 逻辑推理，而逐步演变形成的自然哲学体系，具有朴素的唯物主义性质。 第二阶段是古代原子论复兴。到了近代初期，随着文艺复兴运动的兴起， 古希腊文明又奇迹般的复苏，原子论哲学也在复兴之列。近代最早提及原子论 哲学的是弗兰西斯培根，并从培根开始到伽桑狄全面恢复原子论时期是古代原 子论哲学在近代的复兴阶段。 培根是希望寻找到组成物质的某种最小单位，他不把这种微粒叫原子而称 为“分子”。尽管培根接受原子论哲学，但他同时也敏力地指出了其局限。他认 为原子论者“只忙于研究质点，因此注意不到结构” 伽桑狄是恢复伊壁鸠鲁原子论的主要人物，他认为物质是复杂而坚实的东 西，它由简单的原子所构成，原子是原始、简单、不可分割且永恒不变的世界 要素。其主要的工作就是使原子论体系摆脱与之天然形成联系的唯物主义，将 原子及其运动都看成是由上帝创造，给它披上了基督教神化的外衣，使得原子 论所带有的无神论色彩消除，这对当时的科学产生广泛而深远的影响。 伽桑狄的著作使人们对原子学说的关注得以复苏，并引起了不少科学家的 兴趣，从而将原子论逐渐引入到现代科学中。据记载，“伽桑狄的著作重新引起 人们对原子论的极大兴趣，在整个的十七世纪中，原子学说简直是家喻户晓的”。 原子学说在1 7 世纪得以复活。更重要的是使得这把哲学家的思想火炬开始传 递到科学家手中。 第三阶段是近代科学原子论的诞生。近代自然科学奠基人伽利略和牛顿等 的物质组成思想和质量概念，主要来源于古原子论。关于古原子论，伽利略写 道我想它们包容了由绝对不可分的原子构成的连续量，特别是这个方法可能 比其他任何方法更好，使我们可以避免堕人许许多多错综复杂的迷宫” 在光学中，牛顿所持的“微粒说”，也明显受到古希腊原子论哲学的启迪。牛顿 把古原子论作为他的自然哲学思想的基础。他写道：“全体之广裹、硬性、不可 穿透性、能动性及惯性均由其部分所组成。因此，我们推论到物体之极小部分 也是如此，全部自然哲学的基础就在于此。” 北京大学哲学系编译：十六十八世纪西欧各国哲学 m 北京：商务印书馆，1 9 7 5 5 3 国 英 j r 柏廷根化学简史 m 北京：商务印书馆，1 9 7 9 1 7 7 g a l i l e og a l i l e i ，d i a l o g u ec o n c e r n i n gt w o n e ws c i e n c e s ，t r a n s b yh c r e w ，t h em a c m i l l a nc o m p a n y4 8 ( 1 9 1 3 ) 固i s a a cn e w t o n ，m a t h e m a t i c a lp r i n c i p l e so fn a t u r a lp h y l o r o p h ya n dh i ss y s t e mo ft h ew o r l d ，t r a n s b ya m o u e ，b e r k l e y ，c a l i f o r n i au n i v e r s i t yp r e s s ，3 9 9 ( 1 9 2 9 ) 1 】 3 道尔顿的构成论自然观 在1 8 世纪初期，当时人们认为可以把物体想象为由数目众多但很小微粒所 组成，而不必思考这些微粒本身是否还可以再分割。人们还没有对原子进行实 验研究的方法和手段，对原子进行相关研究的理论都还停留在自然哲学的抽象 推论阶段。 把原子论确定为科学理论，就必须找到科学实验的根据，如此才可能使其 上升为科学理论。这个历史任务是在道尔顿在化学领域完成的。他在1 8 0 3 年首 先提出并发现原子量，标志着科学原子论的诞生。它为化学开辟了一个新时代， 在化学史上具有里程碑式的意义。正如恩格斯曾评价的那样：“在化学中，特别 是由于道尔顿发现了原子量，现已达到的各种结果都具有秩序和相对的可靠性， 已经能够有系统地、差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻，就象计划 周密地围攻一个堡垒一样。” 3 1 2 构成论的主要内容及特点 构成论其基本思想认为，“宇宙及其间的万物的运动、变化，发展都是宇宙 中基本构成的要素的分离与结合。” 李署华教授认为：“近代以来，科学的形而上 学基础是原子论，它预设了世界是由最小的不可再分的不生不灭的原子所构成。 注意，作为近代科学逻辑起点的原子论的“原子”，不同于化学中道尔顿的原子。“原 子”是世界构成的终极因，它是构成一切而自身不被构成者。” 苗东升教授从系统 学的角度对构成论进行描述。“构成论观点可以表述为这样一个命题：整体是由部 分构成的。构成论描述的任务是回答以下问题：系统整体由哪些部分构成，部分怎 样构成整体。” “构成论”是一种关于物质结构的自然观，认为“一切存在的东西都是由一些 早已存在的东西造成的。事物的生成和毁灭，都是完全独立的元素相结合和分离 的结果。” 它的主要内容概括起来有以下四个方面： 第一方面认为世界上的一切物质都是由已经存在的、完全独立的基本物质 构成的。它们永恒不变，都具有确立的空间结构，有它们自己的形状和特性， 独立地存在于空间之中。 。恩格斯著，曹葆华、于光达、谢宁译，自然辩证法 m 北京：人民出版社，1 9 7 1 9 5 圆金吾伦：生成哲学 m 保定：河北大学出版社，2 0 0 0 2 李曙华，系统“生成论”与生成进化论 j 系统科学学报，2 0 0 5 ( 1 0 ) 4 5 苗东升，有生于微：系统生成论的基本原理 j 系统科学学报，2 0 0 7 ( 1 ) 2 金吾伦生成哲学导论 a 吴国盛主编自然哲学第一辑 c 北京：中国社会科学出版社，1 9 9 4 7 4 1 2 3 道尔顿的构成论自然观 第二方面认为这些基本物质构成万物而自身不被构成，由此引导西方科学不 断寻找某种不可再分的独立的“原子”。 第三方面认为新事物的产生是基本粒子重新组合，事物的消灭则是基本粒 子的分解。例如碳原子与氧原子结合，不但可以生成二氧化碳，也可以生成其 他碳氧化合物。 第四方面认为“整体是由部分的总和构成的”，即将要研究的实体分解为简单 的组成部分，然后再做单独的分析，最后将分析的结果概括起来再赋予要研究 事物的整体。 构成论的两大基本特点：第一个基本特点是坚持还原论，使用分析方法。“即 把研究对象还原为组成它们的部分，把物质分子分解为原子，再分解为基本粒 子，以为只有通过对组成部分细节的认识才能认识整体。在这里整体成了部分 机械地相加的的产物。” 第二基本特点是坚信自然界的统一性和简单性。粒子物理学发展的历史告 诉我们，大部分基本粒子的发现都是在科学家寻求自然界的统一性和简单性的 方法论引导下完成的。 正是构成论这些内容与特点决定了在分析事物的过程中是沿着演绎方向前 进，是逻辑的、纵向的。由于在构成论思想里构成事物的基本粒子是永恒不变 的，这就给变动不居的的事物找到了不变的基本东西。因此，就使得从理论上 对事物进行静态分析成为可能，在特定的情况下甚至可以把时间问题转化为空 间问题，这些都影响到西方科学总是不断追求不随时间变化的规律、原理等。 构成论思想对构成事物最终基本物质基本粒子的不懈追求，使得西方 科学可以一个与数学结合的基础。因为粒子是离散的，它与与从简单数量计算 开始的数学相适应。粒子的数学处理使得它越来越精确化，从而大大增加了其 真实性。正是这点使得西方科学与数学得到了良好的互动，共同进步。 概括起来，构成论偏重对事物的静态分析，把研究对象拆开来看，并且越 分越细，一直分到基本粒子，最后把已分析的要素排列组合起来构成对事物的 整体认识。在构成论自然观看来宇宙大厦的基础就是某些不可再分的物质粒子 j 原子”，自然界的一切物体都是由这些原始的砖块构成。 o 金吾伦：生成哲学 m 保定：河北大学出版社，2 0 0 0 3 1 3 3 道尔顿的构成论自然观 3 2道尔顿创立科学原子学说过程中体现出的构成论自然观