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1、第21卷,第1期 科学技术与辩证法Vol.21No.12004年2月 Science,TechnologyandDialecticsFeb.,2004从门捷列夫周期律到量子理论———科学哲学案例研究桂起权,李继堂(武汉大学哲学系,湖北武汉430072)摘 要:通过对门捷列夫元素周期律的量子理论还原,以及门捷列夫元素周期律的研究纲领和量子理论元素周期律研究纲领之间的转换的研究,显示出门捷列夫学说对量子理论的科学方法论意义。关键词:门捷列夫元素周期律;理论还原;科学方法论
2、;量子理论中图分类号:N031 文献标识码:A 文章编号:1003-5680(2004)01-0043-04 我们认为,分析哲学家奎因所批判的经验论教条之一严许多未知单质的发现,例如,类似于铝和矽的原子量介于65格的还原论和奎因所主张的(完全的)“译不准原理”同样是-75之间的元素;4、当我们知道了某元素的同类元素以后,过分极端的结论。相反,我们坚持“温和的相对主义是驳不有时可以修正该元素的原子量;5、元素的某些同类元素将按[1]倒的”。还原往往被人们看作是使问题简化和理解贫乏,其它们原子量的大小
3、而被发现。实这是不对的。事实上,M·邦格明确表示过,科学理论还原按照内格尔的区分,科学理论有三个主要部分:(1)一种“就是将一种学科的概念、命题和理论用另一种学科的概念、抽象的演算,它是该系统的逻辑骨架,且‘隐含地’定义了这命题和理论来加以理解”,并指出“‘还原导致了加深理解’,,个系统的基本概念;(2)一套规则,通过把抽象演算与具体的它‘丰富了还原者与被还原者两个领域’。‘带来了两个先前观察实验材料联系起来,这套规则实际上便为该抽象演算指[2]分离开来的研究领域的知识的统一’。”我们正是在这种定了一个经验
4、内容;(3)对抽象演算的解释或模型,它按照那“加深理解”的基础上找到门捷列夫元素周期律的研究纲领些或多或少比较熟悉的概念材料或可以形象化的材料使这和量子理论元素周期律研究纲领之间的深层联系。个骨骼变得有血有肉。其中第二部分有不同的提法,如坎贝尔的“辞典”,卡尔纳普与内格尔的“对应规则”等。本文采用一 门捷列夫元素周期律亨佩尔的划分:(1)内在原理;(2)桥接原理;(3)导出原理。还原为量子理论元素周期律在一个科学理论内部的内在原理、桥接原理和导出原理 首先,应当明确的是,门捷列夫元素周期律学说是一个的划分
5、,不仅在理论层次与经验层次的关系上成立,而且在科学理论,而不是一般的实验定律。1869年门捷列夫提出化高层次理论与低层次理论的关系上也成立,只要把其中的理学元素若按照相对原子质量的大小依次排列,则元素的化学论层面与经验层面换成“高层次理论”和“低层次理论”就行性质出现周期性的变化,他称之为化学元素周期律。化学元了。这里的“高层次理论”即内格尔在讲理论的还原时的“从素周期表是化学元素周期律的表现形式。在和周期表一同属科学”“低层次理论”即“基本科学”。前者是“被还原到另,发表的论文中,已经包括了周期律在以后几
6、年中才被详细研一个理论的那组理论或实验定律”,后者是“实验或建议还原[3]究的所有重要的论点。这里扼要地提及下列几点:的那个理论”。为了不引起混淆,在此借用两套术语分别描1、按照元素原子量的大小排列起来的元素,呈现出明显述复杂理论内部的理论与经验的关系;以及高层次理论与的性质上的周期性;2、原子量的大小决定元素的特征,正像低层次理论之间(这里的高低是从还原关系而言)的关系。质量的大小决定复杂物质的性质一样。3、人们应该预料到谈到门捷列夫周期律和量子理论与经验事实之间的关系时用【基金项目】 本文属国家社会科学
7、基金项目OOBZX015,物理学哲学研究。【收稿日期】 2003-06-02【作者简介】 桂起权(1940-),男,武汉大学哲学系教授、博导;李继堂(1967-),男,武汉大学哲学系博士研究生。43“假说”、“对应规则”、“经验”;谈到门捷列夫周期律和量子理原理”。详情如下表所示:论等诸理论之间的关系时用“内在原理”、“桥接原理”、“导出表1 门捷列夫元素周期律和量子理论元素周期律内部理论结构门捷列夫元素周期律量子理论元素周期律按照元素原子量的大小排列起来的元素,呈现出明显的性质上的周期化学元素性质的周期性
8、来源于假 说性原子电子层结构的周期性对应规则门捷列夫元素周期表原子核外电子排布a.原子量的大小决定元素的特征;b.人们应该预料到许多未知单质的a.元素的金属性和非金属性;b.经 验发现;c.当我们知道了某元素的同类元素以后,有时可以修正该元素元素的电离能、电子亲和能和电的原子量;d.元素的某些同类元素将按它们原子量的大小而被发现。负性;c.元素的化合价表2 门捷列夫元素周期律、量子理论及量子力学三者关系导出原
