2016~2018年諾貝爾化學獎的化學哲學分析

李巖

摘 ? 要：化學哲學是一門以哲學為工具研究化學的學科，是自然科學哲學的一個重要組成部分。論文梳理了2016～2018年諾貝爾化學獎“分子機器的設計和合成”、“冷凍顯微術”、“噬菌體展示技術”和“酶的定向演化”的獲獎科學家及其主要貢獻，并對這些理論成果進行化學本體論、認識論、方法論層面哲學分析。通過對諾貝爾化學獎科研成果哲學反思，人們將更深刻地認識這些化學前沿成果，從而不斷地促進化學的進一步的發展。

關鍵詞：諾貝爾化學獎;本體論;認識論;方法論

早在19世紀，英國著名化學家道爾頓（J.Dalton，1766～1844），于1808年發表《化學哲學新體系》一書，“化學哲學”的名稱得以面世。直至20世紀50年代至60年代末，中國自然科學工作者開始學習馬克思主義哲學體系和恩格斯的《自然辯證法》等經典著作，化學哲學得以在中國初步發展。在20世紀70年代末期以后，以《化學辯證法初探》、《化學哲學基礎》、《化學思想史》、《化學方法論》為代表的高質量研究成果不斷面世。之后化學哲學逐漸進入交叉學科及超分子化學時代。我國關于諾貝爾化學獎的研究主要是對其科研成果本身的研究以及其對教學教育和化學科研的影響，在化學哲學研究方面比較薄弱。因此，論文著重對2016～2018年諾貝爾化學獎理論成果進行化學本體論、認識論、方法論3個層面的哲學分析。

1 ? ?2016～2018年諾貝爾化學獎得主以及科研成果簡介

諾貝爾化學獎，是以瑞典著名化學家、硝化甘油炸藥發明人阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾（Alfred B. Nobel，1833～1896）的部分遺產作為基金創立的5項獎金之一，是化學科學界的最高獎勵。自1901年頒發以來，截至2018年獲諾貝爾化學獎的科學家有180人。以下為2016～2018年諾貝爾化學獎得主以及科研成果簡介。

2016年度諾貝爾化學獎授予法國化學家讓·皮埃爾·索維奇（Jean-Pierre Sauvage）、化學家J.弗雷澤·斯托達特（Sir J. Fraser Stoddart）和荷蘭化學家伯納德L·費林加（Bernard L. Feringa）3位科學家，以表彰他們對“分子機器的設計和合成”研究領域的重大貢獻。

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

2018年，諾貝爾化學獎頒發給美國的合成生物學家、生物化學家弗朗西絲·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分子生物實驗室榮譽研究負責人格雷戈里·溫特（Gregory P.Winter，1951— ），獎勵他們研發出控制進化過程的方法，并利用這些方法造福人類。

2 ? ?諾貝爾化學獎成果的化學哲學分析

2.1 ?化學本體論分析

2.1.1 ?化學本體論

化學中的實體、關系和過程構成了化學哲學中的本體論。化學實體是化學本體論研究的基礎，沒有化學實體及對化學實體的認識就無從談起化學及化學哲學[1]。化學物質運動與其他運動的關系是對化學實體研究的延伸。對諾貝爾化學獎中的實體、關系和過程的研究，能更深刻地了解化學本體論。

2.1.2 ?諾貝爾化學獎成果的化學實體、關系和過程

從波義耳的“元素” 和道爾頓的“基本粒子”為代表的絕對實體，到19世紀的天然放射性、X射線和電子為代表的相對實體，是從形而上學實體觀到辯證實體觀的轉變，也是實體觀的重大轉折。分子機器的合成過程就是互鎖分子以機械臂維系起來，成為一個馬達分子的過程。每一個機械互鎖分子都是一個超分子水平的化學實體。分子機器是分子水平的化學實體。故分子機器與分子機器中的互鎖分子互為相對實體。Feringa的分子機器則大多數基于雙鍵的順反異構，就是利用雙鍵的順反異構以及單鍵的旋轉來構建分子內相對運動。由此可見，分子結構是決定以何種方式來實現分子機器合成的基石。同理，不管是“噬菌體展示技術”和“酶的定向演化”還是“冷凍顯微術”都可以得出分子機器中的實體、關系和過程三者是既相互對立矛盾又辯證統一的關系。

2.2 ?化學認識論分析

2.2.1 ?化學認識論

化學認識的方式和成果對于人類的生存和發展起著重大的作用。認識作為主體對客體能動的反映，是對外部客觀事物的主觀印象[1]。因此，關于化學知識的產生和積累、化學理論的形成和發展、化學研究的方式和方法，總體來說，關于化學認識的辯證運動和化學認識過程的本質規律等一系列問題的探討是十分必要的，而且構成了化學認識論的主要內容。

2.2.2 ?諾貝爾化學獎成果的化學觀念的變革、化學理論的形成與發展

縱觀2000年以來的諾貝爾化學獎，有多半頒發給了生物學家、生物化學家或者與生物相關的科學家。2016～2018年的諾貝爾化學獎9位得主中，有3位是“傳統化學”的化學家，6位是生物相關的科學家。由此可以看出，現代化學觀念已經發生改變。

美國著名化學家、1981年諾貝爾化學獎獲得者羅德·霍夫曼（R. Hoffmann，1937）曾經說過：“化學是種不斷擴大的、無定形的、靈活的生物域，它不斷前進和擴展。它能運動和前進，它可以輕快地前進，也可能艱難地緩行。而理論就是這個生物的一種基本的神經系統，由它來組織科學前線的信息將這種信息聯結于積累起來的知識庫中，并由它來在許多不斷進步的領域中進行通信聯系。[2]”化學作為一門科學離不開理論。諾貝爾化學獎作為化學科學的最高獎項，其科研成果的理論、觀念為化學理論發展提供重要依據，而化學認識論對化學理論發展起著推動作用。

2.3 ?化學方法論分析

化學方法是指從事化學研究的思維工具和基本手段。傳統的化學方法有化學實驗、化學模型、化學數學、化學假說、化學的分析綜合法等研究方法。此外，隨著化學科學的不斷發展，化學創新思維等方法也不斷應用于化學研究。2016～2018年，諾貝爾化學獎研究成果所用的科學方法主要有科學模型方法、科學實驗、綜合方法等方法。

2.3.1 ?科學模型方法

科學模型方法是一種利用想象、抽象、類比等方法，建立一個可以反映和代替客觀對象的適當模型，是科學研究常用的方法之一。“分子機器的設計和合成”就使用了化學模型方法，而“冷凍顯微術”、“噬菌體展示技術”和“酶的定向演化”的研究都使用了生物模型方法。傳統的化學方法已經遠遠不能滿足現代化學科學的發展，化學方法論須增新內容。

2.3.2 ?科學實驗

在這里之所以使用科學實驗而不是化學實驗，是因為諾貝爾化學獎已經不僅僅是頒發給化學家，更多的是頒發給生物化學等多學科融合或通過跨學科研究的科學家。僅僅是化學實驗已經不能滿足如今的科學研究了。“分子機器的設計和合成”就使用化學實驗方法;“噬菌體展示技術”、“酶的定向演化”和“冷凍顯微術”使用生物-化學實驗方法。

2.3.3 ?綜合方法

移植和交叉學科或跨學科的研究方法，是創造性思維的兩種非常有效的研究方法。“分子機器的設計和合成”初始是為了研究生物科學，科學研究的一個基本思路是效法自然[3]，科學家將生物學科中已經運用的方法移到化學研究中，加以運用或改造研究，最終完成了“分子機器的設計和合成”。自從列文虎克發明光學顯微鏡以來，人類可以觀察生命體的微觀結構，并促成了一系列生物學中的重要發現。現代生物學的研究對微觀精細結構的觀察提出了更高的要求。“冷凍顯微術”得以發展并廣泛應用于化學研究;“噬菌體展示技術”、“酶的定向演化”可以說開啟了一場生物進化革命。研究方法可以運用到藥學的研究。隨著科學技術的發展，多學科融合或通過跨學科研究問題將成為當代科學和技術解決問題的創造性重要方法。

3 ? ?結語

化學哲學在諾貝爾化學獎科研研發過程起到舉足輕重的作用，是突破化學科研成果的重要手段。通過對2016～2018年諾貝爾化學獎的化學哲學分析，可以清晰看出化學哲學的形成和發展是同化學科學發展緊密相連的。化學哲學的各個發展階段均需要倡導和建立一定的研究方法、科學認識與之相適應，而某種化學方法與科學認識一旦形成，反過來又極大地促進化學的覺醒和推動化學科學的進步。化學科學的研究與發展為化學哲學的發展補充新鮮血液，而通過對化學哲學的研究，可以加深對近年來化學發展的了解，并預測化學發展方向：一方面，化學發展逐漸向超分子化學等微觀領域發展;另一方面，化學又和生物、物理等其他學科相滲透的宏觀方向發展。

[參考文獻]

[1]周俞君.科學修辭學視域下的化學本體論[D].太原：山西大學，2013.

[2]邱道驥.化學哲學概論[M].南京：南京大學出版社，2007.

[3]崔樹勛，段威力.分子機器：分子水平上的超微型器件—2016年諾貝爾化學獎成果簡介[J].科技導報，2016，34（24）：34.