[化学微课] 约翰·道尔顿人物评价与科学精神分析

发布时间 2023-03-22 21:12:55作者: 陆柒行者

约翰·道尔顿从兴趣出发,以兼具理论思维和实践研究的科学精神总结出气体分压定律,用科学实践证明了原子论和倍比定律,加速了19世纪新元素的发现、奠定了近代有机结构理论的基础。

2.人物评价与分析

约翰·道尔顿从兴趣出发,以兼具理论思维和实践研究的科学精神总结出气体分压定律,用科学实践证明了原子论和倍比定律,加速了19世纪新元素的发现、奠定了近代有机结构理论的基础,因此道尔顿被人们誉为“近代化学之父”。恩格斯在他的著作《自然辩证法》中多次高度评价道尔顿,他认为:“化学上的新时代是从原子论开始的(所以,近代化学之父不是拉瓦锡,而是道尔顿 (2) )……从拉瓦锡以后,特别是从道尔顿以后,化学的惊人迅速的发展从另一方面向旧的自然观进行了攻击……道尔顿发现了原子量,已经取得的成果都有序可循并有了相对的可靠性,已经能够系统地、差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻,就像有步骤地围攻一座堡垒一样。……在电学领域中,一个像道尔顿那样的能给整个学科提供一个中心点并为研究工作打下稳固基础的发现,现在还有待完成[5]。”

道尔顿对同时代化学家们的实验数据与结果是相当关注的,但他更强调自己的经验。过分的自信、偏重于自己的不完全经验,使他对他人的某些科学事实和结果采取了不必要的怀疑态度,尤其当这种实验结果跟他的理论观点发生矛盾时更是如此。对法国化学家盖·吕萨克的气体反应体积简比定律及其实验基础所采取的态度就是个典型。尽管在现在看来,道尔顿的化学思想有一定的局限性,但他在当时取得如此成就的要素仍值得我们进一步分析。

2.1 时代背景分析

文艺复兴之后的科学逐渐摆脱宗教和经院哲学的束缚,道尔顿所在的18-19世纪已开始独立研究科学的进程。一方面,被亚里士多德批判的原子论思想的逐渐复兴,以伽利略、达芬奇、伽桑迪、笛卡儿、波义耳、牛顿等为代表的机械原子论倡导者主张用原子论来解释物质的组成和变化,机械原子论逐渐具有科学色彩,为科学原子论的提出和发展奠定基础;另一方面,玻义耳使化学确立为科学,拉瓦锡使用重量分析化学变化中的所有进程,将定量研究全面、彻底地应用于化学研究,为科学原子论的提出提供研究方法和依据[6]。随着定量研究的深入广泛应用,化学理论在这些研究中不断发现的疑问中被不断提出并得以发展。这些理论为道尔顿研究发展科学原子论奠定坚实基础。

道尔顿对原子的认识真正建立在科学的基础之上。相较于之前的原子论,道尔顿提出的科学原子论在继承古典原子论部分内容的基础上将极具思辨色彩的猜测与设想通过定量研究变成了经得起实验检验的科学理论,较好地回答了物质是由什么组成的这一科学领域的核心问题,为近代化学的快速发展奠定理论基础。

2.2 道尔顿体现的科学精神特征

除了广泛阅读、细致观察外,道尔顿的科学精神主要体现在较强的证据推理能力、基于长期研究形成的模型思维和在实践交流中不断地反思创新。

2.2.1较强的证据推理能力

道尔顿的科学原子论兼具哲学和科学特征,这得益于道尔顿较强的证据推理能力。道尔顿从定性视角到定量研究中认识原子、解释倍比定律,再通过倍比定律证明原子理论、发现原子间的吸引力和排斥力、化学分解和化学结合间的对立统一关系、提出在化学作用范围内物质既不能创造也不能消灭等观点表明他的研究具有较强的哲学思维,而采用定量方法测定原子的相对质量,并提出测定“相对原子质量”的设想和实验方案,通过化学手段测定多种元素的原子量,将原子这一极具思辨性的抽象名词具体描述为可由研究测定的、具有一定质量实体粒子以及不断通过实验检验完善科学原子论则赋予了道尔顿研究的科学性[7]。《化学哲学新体系》有关元素及其化合物方面的论述大多采用“制取(收集)方法—性质(物理性质化学性质、共性与特性)—微粒组成—评价总结与展望”的结构,为现代科学研究元素及其化合物提供了较为成熟的研究思路。

2.2.2 基于长期研究的模型思维

道尔顿在研究科学原子论的过程中已初步具备初步的模型思维,能通过选择、应用模型解决化学问题。他将一些微粒及其排列方式与化学元素以更形象具体的方式进行表述,并利用模型解释预测一些原子的存在和结合方式,回答了物质组成的根源并创造性提出原子质量这一区分不同元素的要素[7]。此外,回顾道尔顿的人生经历不难发现:道尔顿的模型思维源于长期的研究。他在早年的气象研究中就已自己制作气压计、温度计、雨量计等用于更精密地记录气象数据;在原子质量的测定上,道尔顿通过测定“复合粒子”的相对质量及其包含的原子数确定原子的质量这一方法也具有模型色彩,长期的科学研究不断地丰富完善道尔顿的模型思维,使他得以用更直观的方式解释他对物质构造和结合方面的观念。

2.2.3 在实践和交流中反思创新

道尔顿的批判性继承具有以下几个特点:一是对前人理论与实证研究的批判性继承,二是在学术观点交流中不断完善创新,三是通过具体的科学实验检验观念。从原子论的发展历程来看,道尔顿的科学原子论源于古典原子论,也受到牛顿机械原子论思想的影响,在此基础上通过量化实验明确原子作为组成物质的最小粒子的客观存在;在元素概念的界定上,道尔顿继承了拉瓦锡的元素观,通过实验确定了质量作为区分不同原子的要素,较好地回答了元素的最小组成单位及其与化合物的区别,赋予了原子概念更科学的含义。通过阅读《化学哲学新体系》不难发现道尔顿在阐述学术观念时常采用“事实—多种学术观点—采用科学方法的实验探究(包括但不限于量化研究、模型探究、控制变量等)—结论”的行文结构,在充分了解课题研究进展的情况下通过实验给出自己的解释和展望,道尔顿也通过不断的实证研究检验此前的研究成果并及时予以修正体现了道尔顿对实证研究和分析、归纳、推理等多种思辨方法的高度重视,科学精神在正是在实践中不断完善、代代相传。

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参考文献:

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[2]王峰.道尔顿与近代化学原子论[J].湖北师范学院学报(哲学社会科学版),2003(03):148-151.
[3]盛根玉.科学原子论的创立者——道尔顿[J].化学教学,2010(10):53-57.
[4]沈晗.从原子论到分子学说(1777—1811)[J].法制与社会,2006(19):206-207.
[5]徐雅纯,佟艺辰.重审道尔顿原子论的建立:1803还是1805?[J].科学文化评论,2019,16(06):93-103.
[6]盛根玉.道尔顿科学方法的历史考察[J].华东师范大学学报(自然科学版),1983(03):105-111.
[7]吕琳,吴星,朱华光,诸葛远洋.道尔顿与科学探究[J].化学教育,2003(Z1):88-90.
[8]薛俊梅,吴俊明.化学创新思维的历史考察与特点分析[J].化学教学,2022(02):7-13.
[9]宗国庆.化学学科核心素养的学科溯源:化学史的视角[J].化学教学,2020(11):3-7.
[10]周业虹.基于教科书化学史素材发展学科核心素养的教学策略[J].化学教学,2020(09):36-40.