郭貴春,余 朋

(山西大學 科學技術哲學研究中心,山西 太原 030006)

自然種類(natural kinds)的本質(zhì)主義將化學物質(zhì)(如化學元素)視為自然種類的天堂,在化學哲學中引起了廣泛討論。2020年,被“學術影響”(Academic Influence)評為2010—2020年間最具影響力的十位化學家之一的埃里克·塞瑞(Eric Scerri)在采訪中談到自然種類研究的一個新進展:“人們越來越認識到自然種類與人們所考慮的任何領域都是相關的。例如,如果人們像從物理學的角度那樣把原子還原為質(zhì)子、中子和電子,那么化學元素就可能不再是自然種類……自然種類不再僅僅被視為一個本體論問題?！盵1]自然種類論題能夠在化學哲學中掀起討論,是基于這樣兩個背景:其一,化學哲學家們不滿于一些哲學家濫用化學案例的行為,例如索爾·克里普克(Saul Kripke)、希拉里·普特南(Hilary Putnam)等人對水、金案例的濫用。其中以塞瑞為首的化學哲學家試圖從化學史或化學實踐的角度對自然種類的相關哲學問題展開重新討論。其二,盡管“本質(zhì)與自然種類”相關問題被19世紀末和20世紀上半葉的邏輯經(jīng)驗主義當做無經(jīng)驗意義的形而上學加以拒斥,但隨著邏輯經(jīng)驗主義的衰落以及英語世界本體論研究的興起,本質(zhì)與自然種類概念在奎因?qū)w納悖論的研究中以及克里普克可能世界語義學的方法中得以復興[2]?；谶@兩個背景,化學哲學中出現(xiàn)了涉及自然種類論題的微觀結(jié)構本質(zhì)主義(microstructural essentialism)、反微觀結(jié)構本質(zhì)主義(anti-microstructural essentialism)和新微觀結(jié)構主義三種不同主張。本文擬梳理并指出它們各自所面臨的困難,并嘗試在語境視域下對化學種類進行分析,表明“微觀結(jié)構特性”并未淪為本質(zhì)主義的“陪葬品”,而化學種類(chemical kinds)并非自然種類的天堂。

一、傳統(tǒng)的自然種類觀——微觀結(jié)構本質(zhì)主義

水、金是科學哲學家們討論自然種類論題的常用案例,而將水或金的微觀結(jié)構特性視為本質(zhì)的看法構成了微觀結(jié)構本質(zhì)主義的經(jīng)典觀點。普特南的孿生地球(Twin Earth)思想實驗展開了微觀結(jié)構本質(zhì)主義的討論。普特南認為,如果一種物質(zhì)具有水的所有可觀察到的特性,但在另一個星球上發(fā)現(xiàn)的水沒有化學分子式H2O,那么稱這種物質(zhì)為“水”是不合適的[3]。按照普特南的觀點,H2O分子決定了水這個自然種類?？死锲湛嗽凇睹c必然性》中也闡述了類似的微觀結(jié)構本質(zhì)主義思想,“據(jù)證明當且僅當一種物質(zhì)對象包含的惟一的元素是原子序數(shù)為79的元素的話,這種物質(zhì)對象就是(純)黃金”[4]。當代活躍的化學哲學家羅賓·亨德里(Robin Hendry)在愛思唯爾《化學哲學手冊》中提到:“克里普克和普特南分別選擇了金和水作為范例,認為對這些自然種類的語義獲取可以獨立于它們的詳細理論知識,從而使它們(對普特南而言)成為科學史上連續(xù)理論的中立主題,即使是那些對同一種類做出互不相容的主張的人。其目的是展示如何發(fā)現(xiàn)自然種類,而不是強加于自然?！盵5]30-31基于此,人們普遍認為自然種類的本質(zhì)主義是克里普克和普特南關于指稱的語義論證結(jié)果,即自然種類應該依據(jù)微觀結(jié)構的性質(zhì)進行劃分,并且事物的某種內(nèi)在微觀結(jié)構決定了自然種類的本性。

在化學哲學的自然種類論述中,上述觀點被稱為微觀結(jié)構本質(zhì)主義或微觀結(jié)構主義,其主要代表人物有普特南、克里普克、泰德·尤金·威爾克森(Ted Eugene Wilkerson)、亨德里、布萊恩·埃利斯(Brian Ellis)等人。微觀結(jié)構本質(zhì)主義主張內(nèi)部微觀結(jié)構決定了化學種類的外延,分類是基于微觀結(jié)構的本質(zhì)來進行的,并且獨立于人們的興趣和智力活動。微觀結(jié)構本質(zhì)主義的典型代表亨德里認為:“關于自然種類的微觀結(jié)構本質(zhì)主義是指,這一種類的成員資格是由微觀結(jié)構屬性授予的?！盵6]喬治敦大學化學教授約瑟夫·厄利(Joseph Earley)將微觀結(jié)構本質(zhì)主義的觀點概述為:“微觀結(jié)構本質(zhì)主義假定微觀結(jié)構特性是(化學)物質(zhì)之間相似性和差異性的基礎。我們能觀察到的核電荷和電子狀態(tài)在很大程度上決定了化學變化的范例,這可能表明原子序數(shù)是特定基本物質(zhì)的本質(zhì)(定義性的特征)。”[7]因而按照微觀結(jié)構本質(zhì)主義,微觀結(jié)構特性使得自然種類事物能夠保持自身的同一性,而這些內(nèi)在的微觀結(jié)構是由科學家發(fā)現(xiàn)的。例如,金的微觀結(jié)構特征“原子序數(shù)為79”構成了金的本質(zhì);水的微觀結(jié)構特征“氫元素和氧元素的原子比2∶1或分子式為H2O”構成了水的本質(zhì)。換言之,金的本質(zhì)就是原子序數(shù)為79,水的本質(zhì)就是H2O。

微觀結(jié)構本質(zhì)主義與本質(zhì)主義(essentialism)有著密切聯(lián)系,從寬泛意義上講,本質(zhì)主義所呼吁的形而上學本質(zhì)可以等同于微觀結(jié)構本質(zhì)主義的微觀結(jié)構特性。本質(zhì)主義最早可以追溯至亞里士多德。亞里士多德認為事物的本質(zhì)就是一類事物具有的共同形式,一個種類之所以成為該種類是由于具有其他種類所不具備的本質(zhì)屬性。亞里士多德在《論題篇》中談到:“一種特性的被設定或者是由于本質(zhì)的,或者是永恒的,或者是相關于他物的,或者是暫時的。例如,‘人在本性上就是一種文明的動物’就是本質(zhì)特性?！盵8]亞里士多德主張同類事物下的所有成員都具有相同的本質(zhì)特征,并且本質(zhì)可以通過對事物的定義來體現(xiàn)。換言之,自然種類是其所是就在于它具有某種本質(zhì)特性,正是這種本質(zhì)特性決定了某物的種類。這一思想對后世產(chǎn)生了重要的影響,直到17世紀,英國經(jīng)驗主義哲學家洛克首次對亞里士多德的本質(zhì)觀進行了猛烈的抨擊。洛克區(qū)分了兩種本質(zhì),“實在的(real)和名義的(nominal)本質(zhì),在簡單的觀念和情狀方面是同一的,在實體方面是差異的——我們既把本質(zhì)分為名義的和實在的兩種,因此,我們可以進一步說,在簡單觀念和情狀方面,它們永遠是同一的,在實體方面,它們是永遠差異的”[9]。洛克認為一種實體的名義本質(zhì)就是某種具有確定特征的復雜抽象觀念,即通過第二性的質(zhì)而形成的。相應的,實在本質(zhì)就是事物是其所是的本質(zhì),通過對象本身所具有的第一性的質(zhì)形成的。但洛克對實在本質(zhì)持不可知的態(tài)度,認為事物內(nèi)在微觀結(jié)構的本質(zhì)知識是建立在一個非常高的標準之上的,我們根本不可能達到這種標準,更不可能擁有關于它們的知識。當代新本質(zhì)主義代表埃利斯構建了科學形而上學的統(tǒng)一解釋,提出對自然種類的高度限定性(restrictive)觀點,認為化學種類是不同于生物種類的,化學種類的層級化(hierarchy)、離散性(discreteness)和獨立性使得化學家們擁有自然種類最明顯的例子——元素(元素周期表)[10]。

克里普克、普特南和本質(zhì)主義哲學家對自然種類的態(tài)度基本上是一致的(就化學種類而言):(1)化學種類的本質(zhì)是其微觀結(jié)構(如水的本質(zhì)是H2O),類成員具有共同的本質(zhì);(2)微觀結(jié)構決定化學種類的外延,從而實現(xiàn)了對種類進行明晰的分類;(3)微觀結(jié)構決定了化學種類的本性(如金的原子結(jié)構是金在一定溫度下熔化的原因),它使得化學種類事物能夠保持自身的同一性,成為解釋和預測的基礎。

然而,微觀結(jié)構本質(zhì)主義所呼吁的微觀結(jié)構在化學中并不具有它所希望的效力,在化學中涉及微觀結(jié)構的相關概念也并不支持微觀結(jié)構本質(zhì)主義的主張。化學中涉及微觀結(jié)構的相關概念主要有化學結(jié)構、分子結(jié)構等。1861年,俄國化學家亞歷山大·布特列洛夫(Aleksandr Butlerov)在《論物質(zhì)的化學結(jié)構》報告中明確提出“化學結(jié)構”這一概念:“假定兩個化學原子之間具有一定的和有限的化學親合力,化學原子借這種化學力形成物體,那么,我擬將這種化學關系或者叫做復雜物體中的各原子相互結(jié)合的方式,稱之為化學結(jié)構”[11],并強調(diào)有機化合物的化學性質(zhì)與其結(jié)構之間存在著依賴關系。在化學上,化學結(jié)構概念的建立主要以布特列洛夫-凱庫勒-范霍夫三人形成的分子結(jié)構理論、劉易斯的化學鍵理論和分子波動力學理論為基礎。所謂的化學結(jié)構,在今天更多地被表述為“分子結(jié)構”:“分子是由組成的原子按照一定的排列順序,相互影響相互作用而結(jié)合在一起的整體,這種排列順序和相互關系成為分子結(jié)構”[12],討論分子結(jié)構就是討論原子如何結(jié)合成分子、原子的連接順序、分子的大小及立體形狀,以及電子在分子中的分布問題。布特列洛夫關于化學結(jié)構的論述以及大部分化學教材涉及的分子結(jié)構定義暗含了這樣一個假設:分子具有確定形狀和結(jié)構的物理實體,分子結(jié)構是認識和理解化學的中心或基礎。這一觀念貫穿于無數(shù)標準化學教科書中,成為經(jīng)典分子模型背后的重要假設之一。然而,1978年,蓋伊·伍利(Guy Woolley)在《分子必須具有形狀嗎?》一文中率先質(zhì)疑了布特列洛夫式的分子結(jié)構舊觀念,認為這種觀念已經(jīng)成為分子科學的中心教條[13]。隨后,陸續(xù)有學者認同伍利的看法,分別發(fā)表了類似的觀點。例如,1998年,朱塞佩·戴爾·雷(Giuseppe Del Re)將分子結(jié)構視為一種由于類推和邏輯證據(jù)而存在的實體[14]。2000年,帕維爾·蔡德勒(Pawel Zeidler)認為將分子結(jié)構視為分子固有的、不變的分子特性是毫無意義的[15]。2017年,落合博史(Ochiai Hirofumi)以量子化學的研究為依據(jù),斷言分子的形狀與結(jié)構并非經(jīng)典化學理解的那種存在,而是呈現(xiàn)動態(tài)的量子狀態(tài)[16]。事實上,分子具有確定的形狀和結(jié)構這一假設的科學合法性已隨著量子力學或量子化學的發(fā)展而備受質(zhì)疑。在今天看來,分子結(jié)構的經(jīng)典概念已經(jīng)不適用了,不能被繼續(xù)當作認識和理解化學的堅實支架。既然分子具有確定的形狀和結(jié)構這一假設的科學合法性存在問題,那么包括分子結(jié)構在內(nèi)的微觀結(jié)構特性的本質(zhì)地位便隨之削弱,而微觀結(jié)構本質(zhì)主義將微觀結(jié)構特性視為本質(zhì)的看法也必然遭遇困難。因此,在化學中涉及微觀結(jié)構的相關概念并不支持微觀結(jié)構本質(zhì)主義的主張。

首先,微觀結(jié)構本質(zhì)主義所主張的“微觀結(jié)構特性”是單一的、固定的、靜態(tài)的“結(jié)構”,與現(xiàn)代化學知識相矛盾?；瘜W種類的本性不能僅僅由單一的微觀結(jié)構特性來表征,例如水的微觀結(jié)構并不簡單等同于H2O。其次,微觀結(jié)構特性與自然種類的外延并非充分必要關系。盡管宏觀性質(zhì)和功能在一定程度上依賴于微觀結(jié)構特性,但并不能說只要弄清楚微觀結(jié)構特性就可以將宏觀性質(zhì)一覽無余了,并且化學理論也并不總是基于微觀結(jié)構本質(zhì)主義的,某一化學種類的成員資格不一定是由微觀結(jié)構性質(zhì)賦予的,例如酸堿理論。再次,化學中不只存在上向因果關系,還存在下向因果關系。例如,固態(tài)氧在高壓下變成金屬形態(tài),而在極低的溫度下還會變成超導體。最后,化學種類并非如埃利斯所言是層級化的、離散的自然種類。例如,微觀結(jié)構數(shù)據(jù)并不能為非化學計量化合物(Non-stoichiometric compound)匹配精確的分子式從而對之進行所謂層級化分類,因為在一定范圍內(nèi),原子可以在不干擾晶格結(jié)構的情況下在晶格內(nèi)相互替換。

在今天來看,微觀結(jié)構本質(zhì)主義意義上的微觀結(jié)構概念已經(jīng)不再適用,無法再繼續(xù)充當認識和理解化學的堅實支架,而語境化的微觀結(jié)構概念或許更能適應于現(xiàn)代化學的要求。

二、傳統(tǒng)自然種類觀面臨的挑戰(zhàn)——反微觀結(jié)構本質(zhì)主義

在化學哲學的自然種類論述中,另外一些學者反對克里普克、普特南、亨德里等人的微觀結(jié)構本質(zhì)主義,形成了反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的陣營。反微觀結(jié)構本質(zhì)主義粗略地說是一種反還原主義、反本質(zhì)主義、約定主義、建構主義,主張化學種類沒有微觀上的本質(zhì),而分類是依賴于化學家的智力活動和不同目的,或更多的是基于熱力學數(shù)據(jù)而非微觀結(jié)構特性。其主要代表人物有弗蘭蒂舍克·瓦爾德(Franti?ek Wald)、威廉·奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)、亞普·范·布拉克爾(Jaap van Brakel)、保羅·尼達姆(Paul Needham)、約瑟夫·拉波特(Joseph Laporte)、霍利·范德沃爾(Holly VandeWall)、塞瑞等人。

反微觀結(jié)構本質(zhì)主義(通過熱力學數(shù)據(jù)的宏觀標準)可以追溯到捷克化學家瓦爾德和物理化學之父奧斯特瓦爾德。19世紀末,瓦爾德力圖發(fā)展一種基于相概念的現(xiàn)象主義方法來構建一種在當時反原子論的化學認識論圖景。他關于化學個體(chemical individuals)的定義基本上與微觀結(jié)構本質(zhì)主義的主張相反:“化學個體是建立在至少有一個獨立變化的相體系中的相位,并且在與相體系的守恒無關的所有變化中其組分顯著地保持恒定不變?！盵5]129與瓦爾德一樣,奧斯特瓦爾德只接受原子論作為假設的初步陳述,主張物質(zhì)和原子、分子的概念都是多余的,用“能量”而不是“物質(zhì)”來構建化學認識論圖景。對于奧斯特瓦爾德而言,雖然基于微觀力學假設的微觀結(jié)構本質(zhì)主義方法在許多問題上進展甚微,但非機械論的、以能量為基礎的方法卻取得了巨大的成功,“只有能量才是真實存在的東西”[5]110。實際上,經(jīng)典熱力學與微觀結(jié)構本質(zhì)主義的信念在一定程度上是相悖的,因為經(jīng)典熱力學的假設并不基于微觀粒子。經(jīng)典熱力學理論并未從原子或分子結(jié)構出發(fā),或者說在熱力學定律或理論框架中沒有表示原子或分子的結(jié)構,即它并非依賴于物質(zhì)性質(zhì)假設的理論。因而,經(jīng)典熱力學在科學中存在一個悖論:一個不能認識物質(zhì)本質(zhì)的理論卻對理解物質(zhì)的行為產(chǎn)生了重大的影響[5]468。當然,這種悖論在反微觀結(jié)構本質(zhì)主義者看來并不算悖論。當代化學哲學學者尼達姆繼承于奧斯特瓦爾德和瓦爾德以熱力學或相律為基礎的自下而上策略,認為利用熱力學數(shù)據(jù)比利用微觀結(jié)構能更好地識別化學物質(zhì),而純物質(zhì)的傳統(tǒng)微觀結(jié)構概念有讓位于相概念的趨勢[17]。根據(jù)尼達姆,典型的純物質(zhì)可以根據(jù)存在于固相、液相和氣相中的一個單組分相圖并“連接”這些相的三相點來定義或識別化學物質(zhì),從而不用訴諸微觀結(jié)構的概念。如果說微觀結(jié)構本質(zhì)主義的信條是“自下而上”的微觀結(jié)構論,那么反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的信條就是“自上而下”的宏觀標準論。相比微觀結(jié)構本質(zhì)主義,這種承襲于瓦爾德和奧斯特瓦爾德的反原子論傳統(tǒng)、后經(jīng)尼達姆等人重新發(fā)展的反微觀結(jié)構本質(zhì)主義主張,化學種類的分類是基于熱力學數(shù)據(jù)而非微觀特性。

反微觀結(jié)構主義者通過斥責哲學家們?yōu)E用化學案例的行為,拒絕將化學種類視為自然種類的范例。按照微觀結(jié)構本質(zhì)主義,水的微觀結(jié)構(或分子結(jié)構)H2O決定了水這個自然種類,并且能夠解釋和預測水的各種宏觀性質(zhì)。然而,反微觀結(jié)構本質(zhì)主義者尼達姆[17]和范德沃爾[18]認為決定化學種類同一性的是物質(zhì)的宏觀特征而非微觀結(jié)構,理由是水分子結(jié)構內(nèi)部具有復雜的大規(guī)模運動,而在極時間內(nèi)難以確定水分子結(jié)構的事實無法為微觀結(jié)構本質(zhì)主義提供任何支持;另一方面,拉波特[19]、塞瑞[20]和布拉克爾[21]均從化學史或化學實踐的角度出發(fā),反對普特南、克里普克、埃利斯等人關于自然種類本質(zhì)主義的論述,認為無法給出任何本質(zhì)主義的定義。對于化學元素而言,塞瑞同意英國化學家弗里德里?！づ羶?nèi)特(Friedrich Paneth)認為的元素具有實在性和抽象性(1)即簡單物質(zhì)(simple substances)和基本物質(zhì)(grundstoff)的雙重意義。,從而反對埃利斯將元素作為自然種類的絕佳范例。

經(jīng)典熱力學的假設并不基于微觀粒子,它通過“犧牲”微觀結(jié)構的差異性而最大限度地獲取對整體性的把握。利用熱力學數(shù)據(jù)也能在一定程度上對物質(zhì)進行識別,其合理性在于低層級的微觀粒子及其相互作用過程會受到高層次規(guī)律的約束。不過,反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的宏觀標準論仍然存在一定問題。如果說微觀結(jié)構本質(zhì)主義還保留了微觀結(jié)構特性概念在化學中的認識論地位的話,反微觀結(jié)構本質(zhì)主義已經(jīng)直接放棄了微觀結(jié)構的概念,而代之以熱力學數(shù)據(jù)。這動搖了分子結(jié)構在化學解釋與預測中的基礎,使得微觀結(jié)構特性失去了在化學中的認識論地位。盡管化學種類的本性不能僅由單一的微觀結(jié)構特性來表征(例如水不能僅僅由H2O分子來表征),但“微觀結(jié)構特性”還不至于淪為形而上本質(zhì)觀念的“陪葬品”。尼達姆認為利用熱力學數(shù)據(jù)能比利用微觀結(jié)構更好地識別物質(zhì),亨德里則反駁說,所謂的熱力學宏觀標準其實是松弛的,化學物質(zhì)的差異性必須訴諸微觀結(jié)構。因為其所謂的熱力學宏觀標準中混合熵的非零(nonzero)情況太多,無法為化學物質(zhì)的差異性提供標準。例如正交量子態(tài)中的相同原子(Indentical Atoms in Orthogonal Quantum States)以不同的物理狀態(tài)混合也仍然是同一物質(zhì),宏觀信息卻將其處理為不同物質(zhì)[22]。如此看來,反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的宏觀標準論也存在一定問題。

對于“自上而下”的反微觀結(jié)構本質(zhì)主義而言,微觀上任何兩個個體之間的差異并不重要,宏觀上的差異更重要;相反,“自下而上”的微觀結(jié)構本質(zhì)主義更強調(diào)微觀層面上任何實體之間的差異,而這些微觀層面上的差異正是化學上解釋和預測的基礎。

三、新的發(fā)展——新微觀結(jié)構主義

面對反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的詰難,傳統(tǒng)的自然種類觀(微觀結(jié)構本質(zhì)主義)已經(jīng)不能“完滿地”適用于化學種類。曾被視為自然種類絕佳范例的化學種類被證明比想象中還要混亂,并且遭到了部分哲學家的濫用。一些學者并未因此放棄微觀結(jié)構本質(zhì)主義并倒向反微觀結(jié)構本質(zhì)主義的陣營,相反,他們通過主張一種新形式的微觀結(jié)構本質(zhì)主義來試圖拯救與改造傳統(tǒng)的微觀結(jié)構本質(zhì)主義。為了與微觀結(jié)構本質(zhì)主義相區(qū)別,我們將這種新形式的微觀結(jié)構本質(zhì)主義稱為新微觀結(jié)構主義。新微觀結(jié)構本質(zhì)主義是對微觀結(jié)構本質(zhì)主義的發(fā)展和修正,在弱化本質(zhì)的基礎上重申微觀結(jié)構在化學中的認識論地位。主要代表學者有朱莉婭·伯士頓(Julia Bursten)、喬伊斯·哈夫斯塔德(Joyce Havstad)、艾瑪·托賓(Emma Tobin)等人。

新微觀結(jié)構主義主張對原有微觀結(jié)構特性的概念進行拓展,即除了分子結(jié)構、原子序數(shù)、分子組成等微觀結(jié)構概念以外,還應包括分子密度、多重晶格結(jié)構、典型組分、標準比例、可變區(qū)氨基酸序列、分子幾何形狀、微觀尺寸和空間排列等微觀結(jié)構概念。例如,新微觀結(jié)構主義的典型代表伯士頓側(cè)重于擺脫對“本質(zhì)”的束縛,提出了基于化學反應性的化學種類個體化(individuation)解釋,旨在協(xié)調(diào)微觀結(jié)構解釋與宏觀解釋之間的爭論以及重申微觀結(jié)構特性對化學種類和科學解釋的重要性[23];哈夫斯塔德主張對傳統(tǒng)的微觀結(jié)構本質(zhì)主義進行拯救與改造,將微觀結(jié)構本質(zhì)主義的單一式微觀結(jié)構特性概念進行拓展,以化學鍵的種類(例如離子鍵、共價鍵和金屬鍵)來作為替代性方案[24];托賓以兼職蛋白(moonlighting proteins)為例,主張微觀結(jié)構主義還應該根據(jù)分子、化合物和大分子的組成原子性質(zhì)來描述更高層次的化學種類[25]。

傳統(tǒng)的自然種類觀(微觀結(jié)構本質(zhì)主義)認為原子序數(shù)為6決定了碳這個自然種類,換言之,原子序數(shù)為6就是碳的微觀結(jié)構。但是,到目前為止,碳有三種常見的同素異形體,即石墨、金剛石和富勒烯(C60)。因此,原子序數(shù)為6不一定就是石墨,也可能是金剛石或富勒烯。再比如,按照傳統(tǒng)微觀結(jié)構本質(zhì)主義的解釋,水的本質(zhì)是H2O,即H2O決定了水這個自然種類的外延,并且可以通過H2O(或H原子和O原子之比為2∶1)分子來對之進行識別和分類以及科學解釋和預測。顯然,這與現(xiàn)代化學知識相矛盾,因為水不僅僅是H2O,還有氫離子(H+)、氫氧根離子(OH-)、水合氫離子(H3O+)和其他雜質(zhì)離子等。為此,伯士頓建議將微觀結(jié)構特性的概念進行拓展以適應于現(xiàn)代化學知識,即微觀結(jié)構特性應當將分子幾何形狀、微觀尺寸和空間排列等概念囊括進來。因此,對于石墨和金剛石而言,若要通過微觀結(jié)構進行識別和分類,就需根據(jù)石墨和金剛石的不同成鍵方式來補足更詳細的空間結(jié)構信息。也就是說,我們可以根據(jù)“六邊形的排列方式”這個空間結(jié)構信息將其劃分為石墨,或者根據(jù)“高度穩(wěn)定的正四面體”這個空間結(jié)構信息將其劃分為金剛石。同理,富勒烯和水也是一樣。

盡管伯士頓等人的新微觀結(jié)構主義是對傳統(tǒng)微觀結(jié)構本質(zhì)主義的發(fā)展與延伸,但是有兩點區(qū)別需要注意:其一,本質(zhì)觀上的不同:傳統(tǒng)的微觀結(jié)構本質(zhì)主義認同強本質(zhì)主義,而新微觀結(jié)構主義拒絕走向本質(zhì)主義;其二,“微觀結(jié)構”一詞的涵義不同:微觀結(jié)構本質(zhì)主義意義上的“微觀結(jié)構”涵義與現(xiàn)代化學知識相悖,而新微觀結(jié)構主義意義上的“微觀結(jié)構”涵義與現(xiàn)代化學知識相吻合。雖然新微觀結(jié)構主義擴展了微觀結(jié)構的概念,保留了微觀結(jié)構特性在化學中的認識論地位,特別是伯士頓通過化學微觀結(jié)構特性解釋反應性的差異,提供了一種更具靈活性的分類機制,從而使得微觀結(jié)構特性的重要性在化學認識論圖景中得以存續(xù),但關于化學中存在的并非基于微觀結(jié)構定義的反例以及塞瑞對化學元素雙重含義的論述所體現(xiàn)出來的“建構性”,我們卻無法忽視。此外,對于微觀結(jié)構特性與宏觀性質(zhì)之間的關系究竟是布特列洛夫式的上向因果關系還是下向因果關系,抑或兼而有之,伯士頓的解釋比較曖昧:“……不存在一個反應性特性和一個平行的微觀結(jié)構特性之間一對一的映射,我所主張的關系更為溫和”[23]。也許伯士頓想像理查德·博伊德(Richard Boyd)的HPC理論(homeostatic property cluster)那樣將這種所謂溫和的關系表述為多重實現(xiàn)的或者其他的,但他并未作更多說明。

新微觀結(jié)構主義抓住了微觀結(jié)構概念這根“救命稻草”,試圖挽救微觀結(jié)構本質(zhì)主義,但由于化學反應性和微觀結(jié)構特性之間的關系并未被闡述清晰,因此新微觀結(jié)構主義不可能走向徹底的反本質(zhì)主義,而更適合在本質(zhì)主義與反本質(zhì)主義之間探尋一條中間道路。

四、語境視域下的自然種類觀

如果堅持微觀結(jié)構本質(zhì)主義的主張,那么微觀結(jié)構本質(zhì)主義意義上的微觀結(jié)構涵義與現(xiàn)代化學知識相悖且無法兼容化學中的下向因果關系。同時,基于微觀結(jié)構特性的定義也無法涵蓋所有化學物質(zhì)。如果堅持新微觀結(jié)構主義,那么擴展后的微觀結(jié)構特性概念雖然能與現(xiàn)代化學知識相適應,卻仍然面臨分子結(jié)構概念并不能從量子力學計算中推導出來的困難,因為新微觀結(jié)構主義必須使用分子結(jié)構的概念,否則就無法為堅持微觀結(jié)構的認識論地位提供理由。而且,新微觀結(jié)構主義對微觀結(jié)構與化學反應性之間關系的闡述過于曖昧,既想擺脫本質(zhì)的束縛,又沒有博伊德的HPC理論走得徹底。微觀結(jié)構特性與化學反應性究竟是何種映射關系并未得到清晰的闡明。反微觀結(jié)構本質(zhì)主義主張的熱力學宏觀標準同樣無法涵蓋所有化學物質(zhì),單單憑借熱力學數(shù)據(jù)無法為化學物質(zhì)的差異性提供一個更優(yōu)于微觀結(jié)構特性的標準。面對化學哲學中微觀結(jié)構本質(zhì)主義、反微觀結(jié)構本質(zhì)主義和新微觀結(jié)構主義三者之間的分歧,如何在保證化學微觀結(jié)構特性的認識論地位的同時,很好地回答“自然科學理論中的種類是否滿足了形而上學家提出的自然種類理論”這一問題,是一個巨大的挑戰(zhàn)。

我們嘗試運用語境視域來解決這一問題?！霸谌我惶囟ǖ恼Z境中,對象是語境化了的對象,語境是對象化了的語境。對象不能超越語境;語境不能獨立于對象?！盵26]語境化的分子實體不再像經(jīng)典化學那樣是具有確定形狀和結(jié)構的物理實體,而是呈現(xiàn)為一種依賴于背景條件的動態(tài)語境化實體,因而化學種類的命名和分類也要在特定的語境中談論才有意義?；瘜W中非化學計量化合物的存在,例如Fe1-xS (X = 0 to 0.2)[黃鐵礦]、YBa2Cu3O7-x(X≤0.1)[鈣鈦礦型非整比化合物]等,其原子在一定范圍內(nèi)可以在不干擾晶格結(jié)構的情況下在晶格內(nèi)相互替換的事實,違背了自然種類的本質(zhì)主義關于純物質(zhì)以微觀結(jié)構特性作為本質(zhì)的充分必要主張。非化學計量化合物的存在使得化學計量化合物、非化學計量化合物和溶液之間的界限更加模糊,對于這些自然種類術語而言,在這里的對象已經(jīng)超越語境,而超越于語境的對象只會使分類的界限更不明朗。無論是基于微觀個體差異還是宏觀個體差異,本身都沒有問題,但超越語境談論對象就無法確定其是基于微觀個體差異還是宏觀個體差異。與微觀結(jié)構本質(zhì)主義不同,依賴于語境的化學實體是作為化學表征的必要條件,不再作為充分條件。因為結(jié)構的產(chǎn)生是由于與環(huán)境的相互作用,周圍環(huán)境在“對稱性破缺”“抑制EPR關聯(lián)”和“退相干”等方面有著不同的解釋[5]223。換句話說,環(huán)境至少和化學實體一樣重要。因此就需要對化學種類所涉及的類成員、對象、細節(jié)和背景等條件有一個整體性把握,這樣才能更好地進行命名和分類。

首先,在語境視域下,“微觀結(jié)構特性”對于化學種類的命名和分類仍然具有舉足輕重的作用,微觀結(jié)構特性并未淪為本質(zhì)主義的“陪葬品”。在語境視域下,水的微觀結(jié)構特性被表述為(特定溫度和特定壓強下):(a)水的組成是H2O、OH-、H+、H3O+等;(b)組成比為:氫原子與氧原子數(shù)量之比為2∶1;(c)幾何形狀或空間構型:水中氧原子為“sp3”雜化構型,水的H-O-H鍵角為109.28度,水為“V”型分子構型等。而其所涉及的微觀結(jié)構特性是依賴于語境的,并非獨立于語境而存在。雖然自然種類可能根據(jù)水的這些屬性來區(qū)分,但它們并不是由這些屬性構成的,而是由它們的類成員、對象、細節(jié)和背景條件等整體所構成的。此外,微觀結(jié)構特性是整個化學表征的決定性因素,整個化學表征依賴于對微觀層面信息的認識與重建。在化學物質(zhì)的鑒定中,常用的紅外光譜、紫外光譜、核磁共振、X射線衍射等表征手段仍是基于化學內(nèi)部微觀結(jié)構特性的。因此,“微觀結(jié)構特性”對于化學種類的命名和分類仍然是不可或缺的。這體現(xiàn)了從“絕對確定的”微觀結(jié)構特性到“語境依賴的”微觀結(jié)構特性的轉(zhuǎn)變。

其次,在語境視域下,化學表征的性質(zhì)(chemically characterized properties)和實體在某種程度上可以被描述為一種隨附性(supervenience)的腳手架結(jié)構,或者說微觀結(jié)構特性與宏觀現(xiàn)象之間呈現(xiàn)出一種狹義上的隨附關系,具有協(xié)變性、非還原性、可預測性等特征。也就是說,將伯士頓所說的化學反應性與微觀結(jié)構特性之間的溫和關系進一步明確地表述為狹義上的隨附關系?；瘜W哲學的兩位先驅(qū)塞瑞和李·麥金太爾(Lee McIntyre)率先在化學哲學中提到隨附性[27],但沒有再進一步討論。后來,米卡·紐曼(Micah Newman)才旗幟鮮明地主張將這種隨附性的形而上學關系應用于化學領域,理由是整個化學表征(chemical characterization)大廈就是一個單一而具體的附隨性論題[28]。例如,對于錯綜復雜的化學系統(tǒng)表征而言,在一定的平均動能范圍內(nèi),液態(tài)水隨附于任何H2O分子的連接而產(chǎn)生。在語境視域下來看,這體現(xiàn)了化學反應性與微觀結(jié)構特性之間關系從舊有的一對一映射到隨附關系的轉(zhuǎn)變。

再次,在語境視域下,化學種類的命名和分類因不同的語境而具有不同的命名和分類標準,不同分類標準可以在不同語境中體現(xiàn)不同價值?；瘜W種類的本質(zhì)只具有相對確定性,沒有微觀結(jié)構本質(zhì)主義所主張的那樣強的充分必要本質(zhì)。單憑自下而上的方式不能涵蓋整合化學種類,同樣,單憑自上而下的方式企圖涵蓋所有化學種類的想法也是失敗的。擁有單一的微觀結(jié)構性質(zhì)或一對等價性質(zhì)并不能直接授予水的化學性質(zhì),同樣,單憑熱力學的宏觀標準也無法授予水的全部化學性質(zhì)?；瘜W種類是否能夠作為自然種類不僅要看哲學家關于自然種類的理論,還要看化學家或化學共同體對化學對象的理解,而依賴于背景條件的語境化實體更加符合化學家對化學對象的理解。試圖以獨立實體的方式或某種先驗的形而上學理論來理解自然種類問題是不完備的,依賴于背景條件的語境實體注重用化學實踐的方式來探究和思考自然種類問題。語境視域下的化學種類能夠支持微觀結(jié)構本質(zhì)主義所不支持的非化學計量化合物等反例,因為依賴于背景條件的語境實體不會像微觀結(jié)構本質(zhì)主義那樣以一種單一的微觀結(jié)構屬性去劃分,而是更加依賴于背景條件的彈性分類。因此,在語境視域下來看,化學種類的命名和分類是依賴于特定語境的,是在特定的語境中得以確立和實現(xiàn)的。

化學中每一次確立的命名和分類,都伴隨著新語境的建立,從而為化學種類更合理的命名與分類開拓了新的平臺。伴隨著理論的不同背景環(huán)境、不同研究者的認知條件、不同的社會和歷史因素,形成了不同階段語境化的命名和分類模式。紛繁復雜的有機化合物的命名憑借IUPAC命名法(2)IUPAC命名法是系統(tǒng)命名有機化合物的方法,由國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)制定。走向系統(tǒng)化;各種各樣的元素憑借周期表井然有序地排布于其中——但這恰恰并不能成為自然種類范例的佐證?；瘜W種類表現(xiàn)出的有序性、明晰性和規(guī)律性是建立在一定語境基礎上的,如有機化合物的命名是由國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)制定的,最近一次的修訂是在1993年;元素周期表是基于特定的歷史語境而被“制定”的,并且元素周期表的形式并不唯一,除了教科書式的門捷列夫元素周期表,還有左階元素周期表(3)查爾斯·珍妮特(Charles Janet)于1929年首次提出“左階元素周期表”(left-step periodic table)。等其他形式的元素周期表。當然,這并不是說它們完全是依賴于科學家的旨趣、智力活動或歷史發(fā)展而形成的,我們更應當認識到由于微觀結(jié)構特性的差異性而表現(xiàn)出的宏觀上的有序性、明晰性和規(guī)律性。

綜上所述,語境視域下的化學種類,首先憑借依賴于背景條件的語境實體,使“微觀結(jié)構特性”在化學中的認識論地位得以保留,繼續(xù)成為認識和理解化學的堅實支架,而不至于淪為形而上本質(zhì)觀念的“陪葬品”;其次,化學反應性與微觀結(jié)構特性之間的溫和關系被進一步表述為具有協(xié)變性、非還原性、可預測性的隨附關系,更符合化學表征的訴求;最后,化學種類的命名和分類因不同的語境而具有不同的命名和分類標準,不同分類標準可以在不同語境中體現(xiàn)不同價值。總之,化學種類不是完全獨立于人們的興趣或智力活動的真正的自然種類,化學種類的命名和分類是依賴于特定語境的,是在特定的語境中得以確立和實現(xiàn)的,撇開語境來討論化學中自然種類的問題是不現(xiàn)實的。