傅献彩《物理化学》,第3页,说:
化学已经成为一门中心学科,它与社会多方面的需要有关。
太谦虚了,“一门”两字可以去掉,“学科”可以改为“科学”。
化学是中心科学!
因为化学是物质科学(包括物理、天文、化学、地球科学等)与生命科学和应用科学的连接点。这是化学哲学和科学计量学的重要话题之一。
化学是中心科学,这个观念被一本广泛使用的教科书而大大强化,这本教科书就是《化学:中心科学》(Chemistry: The Central Science),第一版出版于1977年,2017年出版第14版。
《化学:中心科学》用下图说明化学是现代生活的中心。
下面简单说说化学为什么是中心科学。
对科学进行系统化和层级化划分始于法国哲学家孔德(Isidore Marie Auguste François Xavier Comte,1798年1月19日-1857年9月5日),孔德的划分方式是:数学 → 天文学 → 物理 → 化学 → 生理学和医学 → 社会科学,前面的学科为其后面的学科提供更加全面的框架,可看出,化学居于中间位置。
孔德的划分中,前半段,从数学到化学得到大物理学家狄拉克的认同。物理理论建立在数学框架里,从物理理论可知道全部化学,只不过方程太难解而已。
孔德划分后半段,从化学到生理学和医学,受到阿瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg,1918年3月3日-2007年10月26日,1959年诺贝尔生理医学奖得主)的赞同,他认为,生物学归根结底就是化学,生命的一切,包括人的认知和行为,都能以化学语言表述出来。
孔德的划分太古老了,现在已经不合时宜了,比如天文已经融于物理,许多科学孔德所在时代还没有,比如地球科学、环境科学、计算机科学等。2006年,得克萨斯农工大学的Balaban 和 Klein做了新的科学划分秩序图。从图上可看出,化学之下衍生出的分支最多,当之无愧是中心科学。
你也可以根据中国的学科目录(见 http://www.cdgdc.edu.cn/xwyyjsjyxx/sy/glmd/264462.shtml),做一个学科层级图。
精通了上层级的科学是不是就会轻松精通下层级科学?
不会。
下层级的科学不可能完全还原到上层级科学。化学没有完全还原成量子力学,生命科学没有完全还原成化学,尽管生命中的各种活动都是分子完成的。
下层级科学可以衍生出上层级科学中所没有的思想和概念。比如元素的周期性和化学键等,是化学中基于物理基本力衍生出的概念,是物理学不可能完全算出来的。再如,化学可以描述DNA在基因的碱基对级别上的突变,但是,化学不可能完全充分描述生物进化,化学里没有自然选择等概念。
下层级科学衍生出的概念与思想是深刻的,对创造力的要求与上层级科学是一样高的。下层级科学不是上层级科学的简单应用。上层级科学不会取代下层级科学。
以上不仅仅是哲学观念,也是物理学的结论,请参阅:
物理学中的演生现象多者异也:破缺的对称性与科学层级结构的本质7 :二十四孝的故事
10 :「励志故事」一条跛狼的奋斗史