2016~2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的化學(xué)哲學(xué)分析

李巖

摘 ? 要：化學(xué)哲學(xué)是一門以哲學(xué)為工具研究化學(xué)的學(xué)科，是自然科學(xué)哲學(xué)的一個(gè)重要組成部分。論文梳理了2016～2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)“分子機(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”、“冷凍顯微術(shù)”、“噬菌體展示技術(shù)”和“酶的定向演化”的獲獎(jiǎng)科學(xué)家及其主要貢獻(xiàn)，并對(duì)這些理論成果進(jìn)行化學(xué)本體論、認(rèn)識(shí)論、方法論層面哲學(xué)分析。通過對(duì)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)科研成果哲學(xué)反思，人們將更深刻地認(rèn)識(shí)這些化學(xué)前沿成果，從而不斷地促進(jìn)化學(xué)的進(jìn)一步的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng);本體論;認(rèn)識(shí)論;方法論

早在19世紀(jì)，英國著名化學(xué)家道爾頓（J.Dalton，1766～1844），于1808年發(fā)表《化學(xué)哲學(xué)新體系》一書，“化學(xué)哲學(xué)”的名稱得以面世。直至20世紀(jì)50年代至60年代末，中國自然科學(xué)工作者開始學(xué)習(xí)馬克思主義哲學(xué)體系和恩格斯的《自然辯證法》等經(jīng)典著作，化學(xué)哲學(xué)得以在中國初步發(fā)展。在20世紀(jì)70年代末期以后，以《化學(xué)辯證法初探》、《化學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)》、《化學(xué)思想史》、《化學(xué)方法論》為代表的高質(zhì)量研究成果不斷面世。之后化學(xué)哲學(xué)逐漸進(jìn)入交叉學(xué)科及超分子化學(xué)時(shí)代。我國關(guān)于諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究主要是對(duì)其科研成果本身的研究以及其對(duì)教學(xué)教育和化學(xué)科研的影響，在化學(xué)哲學(xué)研究方面比較薄弱。因此，論文著重對(duì)2016～2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)理論成果進(jìn)行化學(xué)本體論、認(rèn)識(shí)論、方法論3個(gè)層面的哲學(xué)分析。

1 ? ?2016～2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主以及科研成果簡介

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，是以瑞典著名化學(xué)家、硝化甘油炸藥發(fā)明人阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾（Alfred B. Nobel，1833～1896）的部分遺產(chǎn)作為基金創(chuàng)立的5項(xiàng)獎(jiǎng)金之一，是化學(xué)科學(xué)界的最高獎(jiǎng)勵(lì)。自1901年頒發(fā)以來，截至2018年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家有180人。以下為2016～2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主以及科研成果簡介。

2016年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予法國化學(xué)家讓·皮埃爾·索維奇（Jean-Pierre Sauvage）、化學(xué)家J.弗雷澤·斯托達(dá)特（Sir J. Fraser Stoddart）和荷蘭化學(xué)家伯納德L·費(fèi)林加（Bernard L. Feringa）3位科學(xué)家，以表彰他們對(duì)“分子機(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”研究領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)。

2017年10月4日，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予瑞士生物物理學(xué)的雅克·杜博歇（Jacques Dubochet，1942— ）、美國生物化學(xué)與分子生物物理學(xué)博士喬基姆·弗蘭克（Joachim Frank，1940— ）和英格蘭的MRC分子生物實(shí)驗(yàn)室教授理查德·亨德森（Richard Henderson，1945— ），以表彰這3位科學(xué)家在冷凍電子顯微技術(shù)領(lǐng)域作出的重大貢獻(xiàn)。

2018年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給美國的合成生物學(xué)家、生物化學(xué)家弗朗西絲·阿諾德（Frances H.Arnold，1956— ）、出生于美國康涅狄克州諾瓦克的生物科學(xué)家喬治·史密斯（George P.Smith，1941— ）和生于英國萊斯特的MRC分子生物實(shí)驗(yàn)室榮譽(yù)研究負(fù)責(zé)人格雷戈里·溫特（Gregory P.Winter，1951— ），獎(jiǎng)勵(lì)他們研發(fā)出控制進(jìn)化過程的方法，并利用這些方法造福人類。

2 ? ?諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果的化學(xué)哲學(xué)分析

2.1 ?化學(xué)本體論分析

2.1.1 ?化學(xué)本體論

化學(xué)中的實(shí)體、關(guān)系和過程構(gòu)成了化學(xué)哲學(xué)中的本體論?；瘜W(xué)實(shí)體是化學(xué)本體論研究的基礎(chǔ)，沒有化學(xué)實(shí)體及對(duì)化學(xué)實(shí)體的認(rèn)識(shí)就無從談起化學(xué)及化學(xué)哲學(xué)[1]。化學(xué)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是對(duì)化學(xué)實(shí)體研究的延伸。對(duì)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中的實(shí)體、關(guān)系和過程的研究，能更深刻地了解化學(xué)本體論。

2.1.2 ?諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果的化學(xué)實(shí)體、關(guān)系和過程

從波義耳的“元素” 和道爾頓的“基本粒子”為代表的絕對(duì)實(shí)體，到19世紀(jì)的天然放射性、X射線和電子為代表的相對(duì)實(shí)體，是從形而上學(xué)實(shí)體觀到辯證實(shí)體觀的轉(zhuǎn)變，也是實(shí)體觀的重大轉(zhuǎn)折。分子機(jī)器的合成過程就是互鎖分子以機(jī)械臂維系起來，成為一個(gè)馬達(dá)分子的過程。每一個(gè)機(jī)械互鎖分子都是一個(gè)超分子水平的化學(xué)實(shí)體。分子機(jī)器是分子水平的化學(xué)實(shí)體。故分子機(jī)器與分子機(jī)器中的互鎖分子互為相對(duì)實(shí)體。Feringa的分子機(jī)器則大多數(shù)基于雙鍵的順反異構(gòu)，就是利用雙鍵的順反異構(gòu)以及單鍵的旋轉(zhuǎn)來構(gòu)建分子內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由此可見，分子結(jié)構(gòu)是決定以何種方式來實(shí)現(xiàn)分子機(jī)器合成的基石。同理，不管是“噬菌體展示技術(shù)”和“酶的定向演化”還是“冷凍顯微術(shù)”都可以得出分子機(jī)器中的實(shí)體、關(guān)系和過程三者是既相互對(duì)立矛盾又辯證統(tǒng)一的關(guān)系。

2.2 ?化學(xué)認(rèn)識(shí)論分析

2.2.1 ?化學(xué)認(rèn)識(shí)論

化學(xué)認(rèn)識(shí)的方式和成果對(duì)于人類的生存和發(fā)展起著重大的作用。認(rèn)識(shí)作為主體對(duì)客體能動(dòng)的反映，是對(duì)外部客觀事物的主觀印象[1]。因此，關(guān)于化學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生和積累、化學(xué)理論的形成和發(fā)展、化學(xué)研究的方式和方法，總體來說，關(guān)于化學(xué)認(rèn)識(shí)的辯證運(yùn)動(dòng)和化學(xué)認(rèn)識(shí)過程的本質(zhì)規(guī)律等一系列問題的探討是十分必要的，而且構(gòu)成了化學(xué)認(rèn)識(shí)論的主要內(nèi)容。

2.2.2 ?諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果的化學(xué)觀念的變革、化學(xué)理論的形成與發(fā)展

縱觀2000年以來的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，有多半頒發(fā)給了生物學(xué)家、生物化學(xué)家或者與生物相關(guān)的科學(xué)家。2016～2018年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)9位得主中，有3位是“傳統(tǒng)化學(xué)”的化學(xué)家，6位是生物相關(guān)的科學(xué)家。由此可以看出，現(xiàn)代化學(xué)觀念已經(jīng)發(fā)生改變。

美國著名化學(xué)家、1981年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者羅德·霍夫曼（R. Hoffmann，1937）曾經(jīng)說過：“化學(xué)是種不斷擴(kuò)大的、無定形的、靈活的生物域，它不斷前進(jìn)和擴(kuò)展。它能運(yùn)動(dòng)和前進(jìn)，它可以輕快地前進(jìn)，也可能艱難地緩行。而理論就是這個(gè)生物的一種基本的神經(jīng)系統(tǒng)，由它來組織科學(xué)前線的信息將這種信息聯(lián)結(jié)于積累起來的知識(shí)庫中，并由它來在許多不斷進(jìn)步的領(lǐng)域中進(jìn)行通信聯(lián)系。[2]”化學(xué)作為一門科學(xué)離不開理論。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)作為化學(xué)科學(xué)的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，其科研成果的理論、觀念為化學(xué)理論發(fā)展提供重要依據(jù)，而化學(xué)認(rèn)識(shí)論對(duì)化學(xué)理論發(fā)展起著推動(dòng)作用。

2.3 ?化學(xué)方法論分析

化學(xué)方法是指從事化學(xué)研究的思維工具和基本手段。傳統(tǒng)的化學(xué)方法有化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)模型、化學(xué)數(shù)學(xué)、化學(xué)假說、化學(xué)的分析綜合法等研究方法。此外，隨著化學(xué)科學(xué)的不斷發(fā)展，化學(xué)創(chuàng)新思維等方法也不斷應(yīng)用于化學(xué)研究。2016～2018年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)研究成果所用的科學(xué)方法主要有科學(xué)模型方法、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合方法等方法。

2.3.1 ?科學(xué)模型方法

科學(xué)模型方法是一種利用想象、抽象、類比等方法，建立一個(gè)可以反映和代替客觀對(duì)象的適當(dāng)模型，是科學(xué)研究常用的方法之一?！胺肿訖C(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”就使用了化學(xué)模型方法，而“冷凍顯微術(shù)”、“噬菌體展示技術(shù)”和“酶的定向演化”的研究都使用了生物模型方法。傳統(tǒng)的化學(xué)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，化學(xué)方法論須增新內(nèi)容。

2.3.2 ?科學(xué)實(shí)驗(yàn)

在這里之所以使用科學(xué)實(shí)驗(yàn)而不是化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)橹Z貝爾化學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)不僅僅是頒發(fā)給化學(xué)家，更多的是頒發(fā)給生物化學(xué)等多學(xué)科融合或通過跨學(xué)科研究的科學(xué)家。僅僅是化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能滿足如今的科學(xué)研究了。“分子機(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”就使用化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法;“噬菌體展示技術(shù)”、“酶的定向演化”和“冷凍顯微術(shù)”使用生物-化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

2.3.3 ?綜合方法

移植和交叉學(xué)科或跨學(xué)科的研究方法，是創(chuàng)造性思維的兩種非常有效的研究方法?！胺肿訖C(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”初始是為了研究生物科學(xué)，科學(xué)研究的一個(gè)基本思路是效法自然[3]，科學(xué)家將生物學(xué)科中已經(jīng)運(yùn)用的方法移到化學(xué)研究中，加以運(yùn)用或改造研究，最終完成了“分子機(jī)器的設(shè)計(jì)和合成”。自從列文虎克發(fā)明光學(xué)顯微鏡以來，人類可以觀察生命體的微觀結(jié)構(gòu)，并促成了一系列生物學(xué)中的重要發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)代生物學(xué)的研究對(duì)微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察提出了更高的要求。“冷凍顯微術(shù)”得以發(fā)展并廣泛應(yīng)用于化學(xué)研究;“噬菌體展示技術(shù)”、“酶的定向演化”可以說開啟了一場生物進(jìn)化革命。研究方法可以運(yùn)用到藥學(xué)的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多學(xué)科融合或通過跨學(xué)科研究問題將成為當(dāng)代科學(xué)和技術(shù)解決問題的創(chuàng)造性重要方法。

3 ? ?結(jié)語

化學(xué)哲學(xué)在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)科研研發(fā)過程起到舉足輕重的作用，是突破化學(xué)科研成果的重要手段。通過對(duì)2016～2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的化學(xué)哲學(xué)分析，可以清晰看出化學(xué)哲學(xué)的形成和發(fā)展是同化學(xué)科學(xué)發(fā)展緊密相連的。化學(xué)哲學(xué)的各個(gè)發(fā)展階段均需要倡導(dǎo)和建立一定的研究方法、科學(xué)認(rèn)識(shí)與之相適應(yīng)，而某種化學(xué)方法與科學(xué)認(rèn)識(shí)一旦形成，反過來又極大地促進(jìn)化學(xué)的覺醒和推動(dòng)化學(xué)科學(xué)的進(jìn)步?；瘜W(xué)科學(xué)的研究與發(fā)展為化學(xué)哲學(xué)的發(fā)展補(bǔ)充新鮮血液，而通過對(duì)化學(xué)哲學(xué)的研究，可以加深對(duì)近年來化學(xué)發(fā)展的了解，并預(yù)測(cè)化學(xué)發(fā)展方向：一方面，化學(xué)發(fā)展逐漸向超分子化學(xué)等微觀領(lǐng)域發(fā)展;另一方面，化學(xué)又和生物、物理等其他學(xué)科相滲透的宏觀方向發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]崔樹勛，段威力.分子機(jī)器：分子水平上的超微型器件—2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果簡介[J].科技導(dǎo)報(bào)，2016，34（24）：34.