摘 要:化学语言是化学有效教学的基石,化学语言伴随人类文明的发展本身也在不断的演变中。本文针对化学语言发展过程中各阶段及特点鲜有研究的现状,根据化学发展史,首次提出化学语言发展的五个阶段并归纳出各阶段之特点。
关键词:化学语言 演变 发展阶段
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-1578(2016)10-0041-02
1 化学语言定义
化学语言是以自然语言(如汉语、英语等)为母体,具有区域文化特色,其读音、用词和语法符合自然语言要求,在化学科学中使用的化学专业词汇。化学语言包括“文字描述”及其“直观形式”两个部分。化学专业词汇包括描述该化学的物种名称、变化过程、现象、化学实验仪器名称、实验操作方法、内在机理、结构、能量、质量等方面的名词和动词类术语,直观形式如符号、图、表、视频、动画等。该化学语言的定义在国外一些学者的论文中已成为基础概念。如:西班牙学者戈麦斯[1]把 “水”作为化学语言的例子,指出了建构主义在化学教育中的形式化和化学名词内在论在语义学上的不相容。伊朗学者曼苏尔[2]以轨道、化学键、“微粒碎片”等化学语言的关系为例,说明如果粗心地使用基于不可观察的化学语言,可能带来可靠性方面的争议。
2 化学语言演变的五个阶段
化学语言以人类取火为肇始,经过人类的生活、生产及哲学家、炼金(丹)术士、科学家的延续数十万年的不懈探索、积淀、创新,最终走向今天比较统一的化学语言。化学语言演变的各个阶段的时间是互相重合而不能截然划分的,在前一语言发展阶段就已萌芽了下阶段的们语言,有的语言的形成要持续几个阶段,所以本文阶段的划分以语言的主要特色为依据,兼顾主要史实对应的大致时段,每一阶段形成的化学语言时间都可能在所述期间前后变动。
2.1 与火有关的工艺类化学语言
所谓“工艺类化学语言”指涉及化学但并非专门研究化学而形成的制作生产类语言,即从火的使用到公元后1000年期间人类创立的各种化学工艺语言。人类考古学证据显示人类早在50至80万年前已开始用火,火引发各类化学反应的条件,人类逐步掌握了制陶、冶金、酿造、染织、提盐等工艺,相应地也产生了工艺类化学语言。就认知程度而言,该类语言描述了对了早期的化学知识的感知,但与今天的相同名称比并不算精确,比如过去的“铁”是含杂质的“铁”,与我们今天科学意义上的不含杂质的纯“铁”并不是同一概念。对化学过程描述宏观而无内在分析,比如,金属冶炼并无相应化学性质研究,仅笼而统之称为“燔石”。因此,此阶段创造的语言总体上属于化学语言的萌芽,其特点是笼统。
2.2 自然哲学的思辨性化学语言
公元前七百年至公元前四百年,中国、印度及希腊思想家、哲学家用思辨的方法,试图构建一切自然过程的完整图像,对自然科学范畴内的基础知识加以认识论和本体论上的综合和寻根,分别创造了解释自然起源与运动变化的理论体系。春秋战国时期,把物质的组成归结为一个“本原”,如“太极”“道”“端”。古希腊思想家留基伯和德漠克利特认为物质由不可分割的“原子”组成,原子产生一切,一切分解为原子。前述的“端”“道”“原子”等都是解释自然起源与物质运动变化的化学语言,是科学发展进程中具有进步意义的概念,这些化学语言主要特点是思辨与虚幻。
2.3 晦涩混乱的实验化学语言
该特点的语言主要形成于公元前四百年(我国开始萌芽)至十六世纪(欧洲)。该语言与“工艺性化学语言”不同之处在于它描述化学实验研究的现象和过程。古代炼丹家和炼金术士(alchemical)采用自然界的矿物等为原料,开展了无数次实验,设计制作了大量实验器皿,提炼、提纯了大量化学试剂(含药剂),发现验证了治疗疑难重症的丹药制剂。[4]炼丹(金)活动对化学语言发展有重大意义:其一,用化学反应的方法不可能实现元素的转化,证明了先贤的化学语言如 “元素”及“原子”的概念错误;其二,大大扩充了化学知识宝库,形成了一系列关于实验现象、过程、仪器(如曲颈甑、烧杯等)操作(如蒸发、蒸馏、升华等)及新的化学物质等五个方面的化学语言;其三,对化学语言的直观表达形式如符号图示做出了创造[5]。此阶段语言的主要特点是抽象文字向直观符号转化,且文字含义晦涩、符号混乱。
2.4 立足于科学与定量的化学语言
从17世纪的“化学之父”波义耳到十九世纪末的近代分子结构理论的形成的两百年里,取得一系列科学上的重大突破,使相关的化学语言凤凰涅槃。如元素、原子等概念的新生,分子、氧化、元素周期性、化学结构、催化等新化学语言的创立和“燃素”等化学语言的扬弃,把隐藏在这些语言背后的神的、臆想的、生命力推动有机物生成的理念请下科学的殿堂;有关发现、制备、合成新物质的化学语言不断涌现。
在化学语言质变、扩容的同时,拉瓦锡的天平的使用,催生了一系列的定量的化学语言,如质量守恒、原子价、原子量等;物质、元素、分子的符号开始统一,有机链状、环状结构和立体异构的新化学图形语言问世。近代化学语言总的特点是立足于科学、定量的基础上,但仍然存在诸多不足。
2.5 准确、精美、创新、统一、融合的化学语言
十九世纪末至今,化学物种已增至3000万种,描述新物种名称、结构、性质、机理的现代化学语言获得了惊人发展。随着近代化学语言的瑕疵、失误、概括的局限性不断被发现,化学语言趋向追求内在本质的准确。保持物质性质的最小微粒的“分子”概念已演变为包括单原子分子、气态原子、单核离子、共价分子、原子晶体、离子晶体、金属晶体、聚合度不同的高分子,分子本质是“核-电子体系”[6],该名词的内涵和外延都都发生了巨变。化学语言的直观形式(符号、图、表、动画、视频软件等)不断创新、突破。如化学反应过程的动画,多达数百种的元素周期表,福井谦一图解量子化学语言[7],勾画了化学语言的直观形式的发展趋势:实用、精美、多样化、动态展示。1919年成立IUPAC(国际纯粹与应用化学会)后每两年一次讨论各国推荐的化学符号、命名法、术语,颁布统一的标准由各国参照本国情况自主实施。总体上实现了化学语言的全球统一[8]。
综上所述,化学语言源于自然语言,随着化学实践的需要而不断创新、积淀,形成了极具特色的五个发展阶段,化学语言的研究将给研究者、教育者、学习者带来更多的兴趣和启示。
参考文献:
[1] Pedro J. Sánchez Gómez. The semantics of chemical education: constructivism, externalism and the language of chemistry[J],Found Chem,2013(15):103.
[2] Shant.shahbazian, Mansour.The role of observable and no- observable in chemistry: a critique of chemical language[J]. Foundations of chemistry,2006(8):37.
[3] 卢嘉锡总主编,赵匡华,周嘉华.中国科学技术史(化学卷)[M].北京:科学出版社,1998:5.
[4] 山岗望著,廖正衡,陈耀亭,赵世良译.化学史传——化学史与化学家传[M].北京:商务印书馆,1995:14.
[5] F.布雷夏,J.阿伦茨,H.迈斯利希著,吴学文,顾宝德,孙运文等译.化学基础[M].北京:冶金工业出版社,1985:49.
[6] 北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室编.无机化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2002:2.
[7] 福井谦一著,张乾二译,廖代正审校.图解量子化学[M].北京:化学工业出版社,1981:2.
[8] 许国良,王兵,陈占华.化学语言史研究(I)—化学符号的产生与发展[J].东北师范大学学报,1991(4):80.
作者简介:何志坚(1957-),男,副教授,硕士,近年教育主要研究方向:化学语言。