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  化学发展史上的里程碑事件及其意义分析         ★★★ 【字体:
化学发展史上的里程碑事件及其意义分析
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:2396    更新时间:2012-8-4    

    伫立于历史长河的岸边,化学的波涛翻滚不息,奔涌向前。无数的探索者追溯化学的起源,把握化学发展的脉搏,前瞻化学的发展趋势。

    毋庸置疑,火的使用使得远古人类与化学由此结下了不解之缘。是火,使人类告别了茹毛饮血的生活;是火,使人类步入了温暖光明的时代;是火,使人类由野蛮进入文明;是火,使人类从此与动物与众不同。火,不再仅仅是一种自然现象,更成为了人类利用自然和改造自然的神圣工具。当人类掌握了火之后,熟食使人类的智力得到了提高,冶炼使人类的生活得到了改善。从利用天然火到人工取火,使历史的一大飞跃,这是人类最早控制和利用的化学变化,也是人类支配自然的伟大开端。人类利用火驾驭火,使猎物变成美味,使粘土变成陶器,使矿石变成金属。正如恩格斯所言:“就世界的解放作用而言,摩擦生火还是超越了蒸汽机,因为摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力,从而最终把人类和动物分开。”火的使用是人类历史的里程碑,是人类进入文明时代的光辉起点。后来,人类又逐渐地学会了炼铜炼铁,学会了酿酒制漆。

    当人类社会发展到一定阶段,生产力有了较大提高之后,统治阶级对物质享受的要求也越来越高,帝王将相产生了长生不老永享富贵的奢望。于是,炼丹术和炼金术应运而生。现在看来,他们的行为的确有些荒唐,但后世之人不应该因为他们追求长生不老和点石成金而嘲笑他们,毕竟这些炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有着一定的功绩的,在一定意义上讲,他们是开拓化学科学的无畏先驱。有趣的是,在英语中,化学家chemist和炼金家alchemist两个名词极为相似,其真正的意义是“化学源于炼金术”,足见炼金家不可否认的功绩。

    当然,此后的漫长岁月里,化学缓慢地发展着,但随着近代化学理论的创立,化学进入了快速发展时期。在这一时期,人们开始转入对化学变化本身的研究与思考,这为化学成为一门真正的科学奠定了重要的基础。施塔尔的燃素学说使得化学家有了自己的学说,,把大量事实统一在一个概念之下,摆脱了炼金术玄妙理论对化学界的束缚,“借燃素说从炼金术中解放出来。”然而,实践终究是检验真理正确与否的唯一标准,尽管这一矛盾百出、是非难分的燃素说流行了一百多年,化学的发展并没有因此而止步不前。化学之父拉瓦锡用足够的证据推翻了燃素说,建立了崭新的氧化学说,这是化学史上的一次伟大革命,也是一个伟大的里程碑,这一发现使得化学在科学的道路上迅猛前进。拉瓦锡敬畏科学、捍卫真理的精神也永远激励后人大胆质疑,提出符合规律的新观点新看法。

    紧接着,人类开始了对物质结构的探索。物质的化学组成是反映物质内化学元素的质与量的范畴,是人类认识化学结构和化学反应的出发点,其基本理论主要是元素学说和原子分子论。自然界 的万物是否由少数基本物质即元素构成,万物是否统一于少数几种 元素?古代科学家最早提出了这一问题。在后来的微粒哲学的启发下,波义耳第一次给元素下了一个明确科学的定义,从此“将化学确立为科学“。既然物质由元素组成,那么元素又是由什么构成的呢?道尔顿创立的原子学说进一步解答了这一问题,并且成功解释了不少化学现象和当时已知的一些化学规律。在原子论的指导下开始了对相对原子质量的测定工作,得到了第一张相对原子质量表,为化学的发展奠定了重要的基础。道尔顿的原子学说,其功绩正如恩格斯所言“化学的时代,是随着原子论才开始的。”然而,由于受当时科技发展水平的限制,受形而上学的自然观的影响,原子论也存在一些缺陷和错误。人类对物质结构的探索是无止境的。之后,阿伏伽德罗又提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学说,这个理论基础在化学的发展进程中不断深化和扩展。至此,化学已经由宏观进入了微观的层次,使化学建立在原子和分子水平的基础上,开辟了化学发展史上的新纪元。

    时光在静静流逝,化学发展的脚步却没有停止,19世纪末,物理学迎来了突破性的三大发现,即伦琴射线、放电性和电子,标志着现代化学的兴起。这些新发现猛烈冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。首先,最引人瞩目的是一种新的射线即X射线的发现。在对阴极射线的实验研究中,有着深刻洞察力和分析力的伦琴有了意外的发现,他对那透过玻璃管使荧光屏发光的射线产生了浓厚的兴趣。作为一个真正的科学研究者,伦琴对这种尚未经历过的现象作出全面检验,并从中得到了“完美无瑕的结果。”伦琴在反复试验之后,把X射线呈现在了世人的面前。随着X射线和铀的放射现象的发现,居里夫人开始了对它们的深入研究。她将铀产生放射线的过程定名为“放射性”,把有放射性的元素命名为“放射性元素”。经过了长期艰辛努力,居里夫妇提炼出了两种新的放射性元素,居里夫妇将其中的一种命名为“镭”,并宣布:“我们相信镭的放射性大得无与伦比。”镭的伟大发现告一段落之后,汤姆生揭开了阴极射线的真面目,发现了电子,打破了“原子不可再分”的概念,最先打开了通向基本粒子物理学大门。至此,三大发现使得化学有了质的飞跃。

    说来有趣,汤姆生发现了电子,使得人类对原子产生了全新的认识,人类对原子结构的探索便由此不可收拾。先是普朗克提出了量子论,他很早就投入了对黑体辐射的研究,在经典物理理论无论如何都解决不了探索结果的时候,他对经典物理理论进行了大胆的否定,层层深入,由表及里,提出了新的量子学说新概念,为化学的发展注入了新鲜的血液,开辟了量子物理学的新纪元。由于量子论是物理学进入新的发展阶段的标志,在经典物理学的宏大体系中打开了第一个缺口,为现代物理学基本理论的建立奠定了新的基础,普朗克被称为“量子论的奠基人”。不久,爱因斯坦为解释光电效应的实验结果,推广了普朗克关于量子的概念,提出了光子学说。光量子假说不仅成功解释了光电效应,而且克服了普朗克量子假说的不彻底性,发展了普朗克所开创的量子理论。爱因斯坦的光量子假说恢复了光的粒子性,使人们认清了光的波粒二重性,而且在它的启发下,发现了德布罗意物质波,使人们认清了微观世界的波粒二象性,为后来量子力学的建立奠定了基础。之后,卢瑟福提出了“行星原子模型”,波尔提出了著名的波尔理论,微观粒子运动的波粒二象性特征也逐渐地深入人心。

    总之,20世纪的化学在推动人类进步和科技发展中起到了核心作用,化学成为解决人类进步的物质基础的核心科学,并在相关学科的发展中,起到了牵头的作用。虽然化学作为一门独立的学科存在,但是相对于其他学科而言,化学是一个更为开放的研究体系,它运用了几乎所有的自然科学分支,更好地来源于生活,服务于生活。

    化学长久的任务是整理天然产物和耕耘周期系,不断发现和合成新的化合物,并弄清了它们的结构和性能的关系,深入研究化学反应理论和寻找反应的最佳过程。这个学科这个学科的传统特色,肯定还会继续发展下去。另一方面,随着20世纪末21世纪初信息技术革命的兴起,当今化学发展的一个研究内容进一步拓展,积极向一些与国民经济和人民生活关系密切的学科渗透,最突出的是与能源科学、环境科学、生命科学和材料科学的相互渗透。化学面临新的需求和挑战,同时随着结构理论和化学反应理论以及计算机、激光、磁共振和重组DNA技术等新技术的发展,化学对分子水平的掌握得心应手,剪裁分子之说应运而生,化学的研究对象也不局限于单个化合物,而要把重点放在复杂一些的体系上,这样必然会促进化学更重视贯通性能、结构和制备三者之间关系的理论。不言而喻,化学将在21世纪继续发挥至关重要的作用,将进一步提高人类生存质量,确保人类生存安全,并与其他学科协同带动发展,解决好人口、资源、环境之间的关系,着力推进可持续发展。

    光明的未来,由化学铸就。遥看历史长河波光闪烁,化学发展不息。


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