从化学看自然科学中的理论（第一篇上）
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作者：Dclean
校对：黍离
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小A：好久不见了呢……我突然冒泡没有人会想到吧/挨打，不过可以信誓旦旦地讲这次不会拖更了！嗯/小A决定开始转载兄弟姐妹的文章了apc的其他同胞公众号也都很努力呢/
正经/再次沉重的道歉有一点点严重的拖更，不过，我们依旧十分欢迎有志愿加入我们的小伙伴，也欢迎大家提出有建设意义的问题
理论化学的诞生与发展
从化学看自然科学中的理论 （第一篇 第一节）
篇首语：
人类对自然的认识首先来源于对自然现象的观察，这种观察所形成的直观认识构成了人类史上最原始的一批“知识”。而为了追求更高层次的认知，这些知识被逐渐分类化、逻辑化和系统化，这就产生了“理论”的雏形。
本篇主要讲述科学的理论观，以及在自然科学中理论的地位及其与实践的关系。
第一节：
学科差异：研究内容与研究方法
我们时常会产生这样的疑问：物理和化学究竟有什么区别？我们也经常看到一些言论，认为化学是物理的分支学科。为思考清楚这样的问题，我们必须认清学科之间的差异到底是什么。
显然，学科之间差异的最直观之处，在于他们的研究内容不同。例如人文科学研究人类社会的发展规律，显然与自然科学研究自然世界的运转规律有着本质的区别。但这并不是全部。一个学科知识体系的建立，在有了研究的目标之后，还要有与之相匹配的研究方法。应当认识到，研究内容与研究方法其实是相互选择的。为了对这种相互选择有一个明确而深刻的认识，我们以物理与化学这两门学科的分立为例来讨论这种现象：
物理与化学，作为研究非生物体系的自然科学，表观上来看，研究内容并没有太大的区别。我们在中学阶段应当读到过这样的话：“化学研究的是原子层面以上，直到超分子尺度，这个范围内的物质性质。”但这样的话显然是令人存疑的——为什么很大（宏观——宇观）和很小的尺度（原子层次之下）都是物理的研究范围，而偏偏处于中间的范围给了化学呢？
我们尝试引入一个新概念，称为“观察单位”，其内涵为“研究一个问题时，该问题涉及的客观实在中，作为整体的最基本单位”。我们来考虑初等物理学和初等化学下一般研究的问题的“观察单位”是什么。
在微观领域下，我们研究粒子之间的相互作用，用初等物理学方法处理时，我们的观察单位无疑是一个个粒子，我们可以对粒子或粒子系统列方程，求解其行为（此处仅讨论初等物理学）。同理，在宇观领域中，我们把一个个天体作为研究整体，研究它们之间的相互作用，也可以对一个个天体或天体系统列方程，求解其行为。
可以发现，在化学反应中，根本找不出一个能做到这一点的观察单位（后面第三篇会提到，某些情况下，也可以做到类似的事情）。我们无法把一个分子作为观察单位，因为分子在化学反应过程中并不是保持不变的；我们也没办法把原子作为观察单位，因为原子在化学反应中也是得失电子的。我们发现，在化学反应中，我们根本找不出一个能保持自身不变，且自身内部结构对研究问题可以忽略的观察单位！这意味着我们根本无法将描述化学体系的数学方程简化到初等物理的程度。在科学发展的初期，我们的数学能力能够处理的复杂程度仅此而已。因此，我们在学习过程中，在中学阶段，也根本做不到像物理一样，用严格的数学手段去处理问题，只能站在宏观的层面上，用偏经验性的理论来处理。
从这个意义上讲，物理和化学的根本差异是由于他们所研究对象的特征不同而引起的，即研究方法是由研究内容所决定的。但从科学发展史的角度来看，这个顺序也可以是相反的——人们在对自然界的观察过程中，逐渐产生了科学的研究方法，而这种“契合某类客观对象”的研究方法一旦产生，人类对自然的研究行为就会从起初的无意识观察转向应用研究方法进行的观察。人类对自然的观察是有限的，从有限的观察对象总结来的研究方法，是要应用于未曾观察到的对象的，在这个过程中每一种不同的研究方法都会找到与其相适应的研究内容，此时就存在一个反向选择。这种研究内容与研究方法的双向选择就是学科分化的雏形。
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