科学与哲学之关系
发表时间：2009-09-13 04:35:25 类型：其它日记浏览：225 次留言：3次
科学如没有哲学的引导，就会迷失方向，不知所措，甚至走弯路，犯错误，出现悖论和危机;哲学没有科学的累积，就难以发展、更新，达到更高的境界，逼近一般事物的真相。它们是相辅相成的，希腊哲学的没落与经典物理学的危机就足以说明问题。真正科学的认识事物的过程是一个不断分析与综合的过程，在此，哲学与科学分别扮演了不同的角色，它们彼此互补，相辅相成，不可或缺。科学从细节局部入手，靠试验和实践、分析来获得认识，有点像苦匠;哲学则放眼世界，注重全局，把从科学与实践等渠道获得的认识加以高度抽象概括提升，以期获得普遍事物的一般性质和规律，作为科学和实践、日常行为的指南，它是一种大智慧，具有一般的指导意义和普适性。各领域杰出的领袖级的科学家通常也是十分精通哲学的，比如爱因斯坦与海森堡、玻尔等等。科学家如果没有一个正确的哲学来导航，是很容易误入歧途的，而面对危机困惑，就会束手无策，难以化解。对我们物理学研究而言，如果没有丰富的一般哲学和自然哲学、科学哲学、潜科学哲学、科学史、数学、逻辑，以及天文学知识等等，仅靠物理本身所学，要想获得重大成果，划时代理论，怕是痴人白日做梦啊！
科学和哲学都是人类在不断地认识和改造自然的过程中逐渐形成和发展起来的。科学源于人类在认识和改造自然中所积累的经验和知识，但这些经验和知识本身尚不足以形成科学，只有当人们用理性思维对这些经验和知识加以概括、总结和推演，把具体的经验上升到抽象的理论，把零散的知识构建成严整的体系时，科学才在真正意义上形成了。因此，科学就是求实精神和理性精神的结合。
而哲学也是源于人类的经验和知识，但哲学并不单纯是对这些经验和知识的总结，从某种意义上说，既是对人类所有经验和知识的共性和本质进行总结，又是对人类理性认识和理性过程进行总结。
这样看来，科学和哲学的对象和目的是不同的，科学研究的是自然界中具体的事物，总结出具体的规律和本质；哲学研究的是这些具体规律和本质之中所蕴涵的更加广泛和更加深刻的规律和本质，同时总结出理性思维的一般规律。
正因如此，科学与哲学并不孤立，而是相互依存、不断交融、共同发展的。首先，科学虽以人们对自然的经验和知识为基础，但必须经过理性思维的概括、总结和升华才能溶入科学体系之中，而这些理性认识和理性过程则是深受哲学影响的。反过来，哲学从根本上又必须紧紧依赖于各种科学规律和本质，从而归纳出更广泛和更深刻的哲学原理和思维规律。因此，历史上科学界的每一次重大突破无不带来哲学界和思想界的深刻革命，而每一次哲学思想的完备和流行反过来又引导着科学的前进。
科学与哲学的这种关系的确是很有意思和很有意义的，为了能更生动地说明这一点，本文将从化学这一门典型而古老的自然学科来看看科学与哲学的美妙关系。
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上篇哲学：化学的引路人
一古代化学的哲学启蒙
在古代，人们无法对化学现象有多么深刻的认识，所以古代化学并没有真正意义上的“化学理论”，如果说有，或者至少说有什么一种思想对化学实践进行指导的话，那么只能是哲学。
人们最早对化学运动的理论概括大概就是对物质世界本原问题的形形色色的哲学学说。
早在商周之交，中国就产生了五行说，认为世界万物都是由金、木、水、火、土这“五行”构成的，五行之间存在着相生、相克、相乘、反侮等辨证关系，从而产生了万物的运动和变化。《国语·郑语》有：“故先王以土与金、木、水、火杂，以成万物。”可以推测，五行说源自人们对化学现象的解释，如水能灭火，木能生火，木燃烧之后化为灰土等等。五行说产生的同时又产生了阴阳说，它认为世界万物无不体现了两个相互对立又相互统一的方面——阴和阳，《道德经》有：“万物负阴而抱阳。”阴阳说和五行说结合起来就构成了中国古代的朴素辨证思想。
在古希腊先后出现了许多不同的世界本原学说。人类第一位哲学家泰勒斯（Thales，前624—547）认为水是万物之源，阿拉克西米尼（Anaximenes，前560—500）则认为气是万物之源，而赫拉克利特(Heraklitos，前536—470)却认为火才是万物之源。恩培多克勒（Empedocles，前490—430）综合了各种观点，提出了“四根”说，认为万物的本原是水、火、气、土四种元素。留基伯（Leucippos）和其学生德莫克利特（Demokritos，前460—370）进一步发展了这种思想，他们假定一个虚空的存在，认为土、气、水、火四种元素的没有变化的“原子”在虚空中做不停的运动，这些“原子”有形状、大小，但颜色、味道和气味不是“原子”所固有的。后来，伊壁鸠鲁（Epikouros，前341—270）也赞同这个古代原子论，并肯定地认为“原子”有重量。然而当时古代原子论仅仅是思辨中的臆测，没有充分的事实根据，所以并不为人们广泛接受。毕达哥拉斯认为数是万物之源，而柏拉图（Plato，前427—347）则认为四种几何形状是构成世界的“元素”，并指出“元素”之间可以互变，而这一思想却对后来的炼金术有一定的影响。柏拉图的学生亚里士多德（Aritotle，前384—323）明确提出了构成万物的“四元素说”，他把元素看作是性质的载体，指出一种物质的性质皆可以归结为冷和热、干和湿四种原性，这些性质两两结合就形成了四种元素。亚里士多德还用人们最常见的自然现象和物质变化的事实来圆说起理论因而在当时几乎获得了普遍的承认，并且这一影响一直延续了近两千年。
在上面各种自然哲学理论的指引下，化学得到了积极的发展，相继出现了炼丹术和炼金术。
中国的炼丹术始于战国时期，至汉武帝（前140—37）时，炼丹、炼金的活动迅速盛行起来。在阴阳五行说的影响下，方士们认为，万物的产生和变化皆乃阴阳交媾，相须不离，使得精气得以舒发的结果。他们把金石药也分成阴、阳两大类，阴阳之药各秉其性而服，可有度世之期、不死之理。他们又把五行说溶于炼丹术之中，有五才、五行、五方、五色、五干、五藏之说，并以阴阳之说统摄五行，自以为找到了药性之间的相互作用规律。炼丹的同时炼金术也产生了，炼丹家用某些药剂点化铅、锡、铁、汞、铜等金属，使其变成黄色或银白色的合金，他们视为“药银”，服后能长生成仙。
约在公元前一世纪，古希腊的亚历山大里亚出现了炼金术，其理论基础是亚里士多德的“万物皆趋向于完善”的思想，认为金属中那些不完善的杂质（贱金属）总是力求变成象黄金一样尽善尽美，但须埋在地下经历长时间才能实现，而用人工炼制可在短时间内完成，因为根据亚里士多德的“四元素说”，若能改变物质中的四种原性的比例，就能使贱金属变成黄金。
炼丹术和炼金术的出发点是荒谬的，其理论基础基本上也是错误的，但是在炼丹、炼金的过程中积累了大量的知识和经验，客观上推动了化学的发展。
二近代化学的哲学争论
正当化学走上了炼丹术和炼金术的歧路时，封建社会中新兴的资本主义正在酝酿着一场变革。英国哲学家培根（Francis，Bacon，1561—1626）倡导了知识的“大变革”，主张重新修改探索知识的途径，推动整个科学的发展。英国化学家波义耳（R.Boyle，1627—1691）认为应当从更高的角度来重新审视化学。他说：“我见世人醉心于化学似除制药之外而无甚见地，我之对于化学则不然，既不是以一个医学家，也不是以一个炼金家来看化学的，而是以一个哲学家的视点来认识化学的。”“化学本身作为自然科学中的一个独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。化学，必须是为真理而追求真理的化学。”波义耳是化学走上了正路，随着波义耳的新的元素观的建立，近代化学开始了。
为确立科学的化学，波义耳首先考虑一个最基本的概念——元素。波义耳从哲学角度审视了这一问题，他在培根的唯物主义的基础上，吸收的笛卡儿、胡克、牛顿等人的微粒说，形成了他的微粒哲学，这是一种机械论哲学。波义耳也自称为一个机械论者，他认为对于化学现象能够用物质及其运动的观点作出机械论的解释，而无须诉诸于超自然的、人格化的因素，从而抛弃了经院哲学的神秘主义理论。他批判了亚里士多德的“非实体元”（冷、热、干、湿）第一次科学地提出了科学的元素概念，认为只有那些用化学方法不能再分解的物质才是元素。自然界的物质皆由微粒组成，化学元素亦如此；元素的不同只是由于构成其微粒的大小、形状和运动的不同，微粒间力的亲合可形成更大的微粒。可见，这种带有层次性的粒子观，已具有了近代原子论的雏形。
而半世纪之后，原子论才正式被提出，并且此后一直倍受争议，因为这确是一个关系到每个人的物质观和世界观的重大问题。
1808年英国化学家道尔顿（I.Dalton，1766—1844）出版了《化学哲学新体系》，详尽地阐述了原子论的由来和发展。其原子论的主要内容是：化学元素由非常微小、不可再分的物质粒子——原子组成，原子在化学变化中保持自己的独特性质；同一元素的所有原子，各方面性质，尤其是重量，都完全相同。不同元素的原子的重量不同，原子的重量是每一个元素的特性；不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化学中的化合现象，化合物的原子称为复杂原子，复杂原子的重量为所含组分的原子的重量之和。此后不久阿佛加德罗（A.Avogadro，1776—1856）和安培（A.M.Ampere，1775—1836）提出了分子假说。
虽然原子—分子学说能很好地解释许多化学、物理现象，但仍然遭到了许多科学家的怀疑。如发现苯分子环状结构的化学家凯库勒声称：“原子是否存在的问题，从化学观点来说是没有意义的，它的讨论倒象是形而上学„„从哲学观点来说，我不相信原子的实际存在，„„我倒期望有朝一日能对今天我们所说的原子找到一种数学—力学的解释，”德国化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald，1853—1932）、奥地利物理学家兼哲学家马赫（E.Mach，1838—1916）也都一致反对原子—分子论，而他们反对原子分子论的主要论点几乎都来自法国哲学家孔德（I.M.F.X.Comte，1798—1857）所创立的“实证论哲学”。1832年孔德出版了《实证论哲学教程》，他认为：“探索所谓的最初原因或终极原因，都是绝对不可容许和毫无意义的。”“基元粒子聚集的实际形式是我们永远不可得知的，因此我们（对这个问题）的研究并无适当的对象。”
终于在化学发展史上，乃至科学发展史上，一次重大的争论产生了，其焦点仍然是哲学。这场争论在事实还没有给出令人信服的证据之前永远不会平息，而且可能会越来越激烈。据传说，统计热力学的创始人之一玻尔兹曼（L.Boltzmann，1844—1906）因为不堪忍受别人对他的分子运动学说的责难而自杀。量子论的创始人之一普朗克（Max Plank，1858—1947）早年也坚决反对玻尔兹曼的思想。但当他用内插法硬凑出与实验完美相符的Plank公式，并试图用经典理论来解释的一切尝试都失败之后，他决定不惜以“一切代价”为他的公式寻找一个物理基础，包括牺牲自己的信仰：“既然我没有别的路可走，我现在只好试试玻尔兹曼的方法„„”结果是，玻尔兹曼的方法使他导出了Planck公式，并诞生了量子理论。
其实一切才刚刚开始。哲学的争论越激烈，自然科学家们就越有兴趣和责任感进行不懈探索。1905—1908年爱因斯坦（Albert Einstein，1879—1955）、斯维德伯（Svedberg，1884—1971）、择迪希（M.Seddig）等人对布朗运动的理论和实验研究，尤其是佩兰（J.B.Perrin，1870—1942）利用超显微镜所做的精确可靠的测定，终于证明了原子和分子的客观存在，使这场持久、激烈的争论终于以原子分子论的胜利而告终。
三现代化学的哲学思考
旧的争论平息了，但很快新的争论又产生了。在上个世纪中，随着物质世界的认识不断深入，人们越来越意识到物质世界的复杂性和多样性和同一性。就化学而言，量子化学、耗散结构理论、非平衡态热力学、生物化学等等新领域的出现，又不断地引起许多人的新的哲学思考。下面就介绍一下在化学上曾引起巨大哲学争议的问题——“共振论”。
共振论是美国著名理论化学家鲍林（Linus Pauling，1901—）于1931至1933年提出的，认为：“对于许多分子能够指定单个的价键结构来满意地说明该物质的性质；然而另外一些分子（如臭氧）却不是这样，已经发现。对于这些分子可以用两个或更多个价键结构来作出满意的描述。”比如说苯的结构既不是
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，而是介于这两个结构之间的“共振结构”。鲍林在其名著《化学键的本质》中说道：“在苯中存在着
之间的共振。共振是如此迅速，以至于它的频率将是千百倍于原子核振动的频率„„对于苯和其他表现共振现象的分子的困难是去设计一个实验，这个实验要在飞快的时间内完成，并且要能区别出在讨论中的各种共振结构。”
共振论立即招来了巨大的争议。首先是许多人怀疑共振结构是否真的存在，他们认为共振论的理论基础是薛定谔方程的线性变分法解，共振论可以看成是对这一近似解法的牵强附会的物理解释。因此，共振论不是对分子真实解的描述，因而也就不能反映分子的真实状态，所以，所谓的“共振结构”也就不可能是分子真实存在的结构。后来，鲍林的学生威兰特（G.W.Wheland）为此修正了鲍林的说法，他在其高等有机化学书中说道：“现在并不假定单个苯分子在某些时候具有凯库勒I式结构，而在另一些时候则具有II式结构，而是假定一个分子无论何时都具有单一的结构，而且所有分子都是一个结构，这个结构介于I式和II式之间。”尽管如此，一些化学家还是怀疑“共振现象”是否真的客观存在，认为“共振概念”完全是虚构出来的，却被煞有其事地用来研究分子的物理和化学性质，具有唯心主义的实质。
另外，还有人认为“共振论的方法论基础是马赫主义描写的‘便利原理’，或者本质上即所谓‘思维经济’，而不管这种描写是否反映客观的现实。
共振论所引起的哲学争议是持久和激烈的。1949—1953年苏联化学界对共振论进行了全盘否定的批判，而1953年后其态度有所转变，到了六十年代初开始承认过去对共振论的批判有失偏颇，七十年代以后，对共振论给予了肯定的评价。我国学术界在文革前也对共振论进行了积极而自由的讨论，但文革期间，共振论却沦为大加批判的对象。
即便今天，仍然有不少人对共振论持有不同观点。下面发表一下我个人的看法。的确，共振论的源于对分子的一种近似解法的物理解释，虽然从严格意义上它当然不可能描述分子的真实状态，但是说它所描述的状态至少在一定程度上接近于分子的真实状态倒是可以理解和相信的。事实上，科学上有很多理论，甚至许多看似严格的理论，也都不可能反映事物的真实状态，而都只是在一定程度上接近于真实情况。比如说，人们之所以接受哥白尼的日心说而放弃托勒密的地心说，乃是因为日心说比地心说更能反映行星运动的真实情况，而当牛顿（Issac Newton，1642—1727）建立牛顿力学之后，人们发现，开普勒（Johannes Kepler 1571—1630）的椭圆轨道也只是在不考虑摄动时的近似解，但人们难道就此放弃了开普勒的椭圆轨道了吗？事实是，即便当彭加勒(H.Poincare 1854—1912)证明了三体问题无确定解之后，无论是天文学家还是中学生都从不否认性行星做椭圆运动的看法，而且也决不认为椭圆轨道定律是唯心主义、机械论。由此可见，共振论应当看成一种对分子真实状态进行近似描述的方法，但这种近似是有其数学基础的——线性变分法，因此它决不是唯心主义；相反，它反映出人类在认识和理解自然中所采取的简单性原则，要知道，用严格的量子力学解去描述一个分子将是十分复杂的，其结果也是没有任何物理意义的，而共振论利用近似方法简化问题，给出了一个能让人们理解的并在一定程度上接近于真实分子状态的描述，这正如人们宁愿理解近似的椭圆轨道的和谐，而不去想象精确的多体问题解的混沌。最后，应当指出，共振论毕竟是一种近似方法，所以它终归不可能描述分子的真实状态，它的应用范围不可能无限夸大。
对共振论的哲学争论又一次促进了化学，尤其是理论化学的发展，目前已经提出了“结构共振论”，
从理论上论证了共振论和分子轨道理论的一致性，并且比共振论能解释更多的事实，解决更多的问题，得出更重要的观念。
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下篇化学：哲学的镜子
化学是哲学的镜子，在大量丰富的化学现象中哲学能够更清楚地审视自己的面目，然而长期的困惑在于，哲学究竟是要相信自己的头脑还是相信镜中的影象？这就是唯理论与经验论之争。康德（I.Kant，1724—1804）在《纯粹理性批判》中提出了“二律背反”以试图解决这个问题，但遗憾的是知道现在还仍然有人将他的思想视为唯心主义、不可知论，这是不公正的，也是不利于哲学的发展的。然而不管怎样，镜中的影象毕竟总是能激发头脑中的智慧的。下面就看看化学中的哲学影象吧。
一系统与层次
整个化学世界构成一个庞大而复杂的系统，这一系统按照不同的角度又可划分为不同类型的子系统。如从研究对象上分，有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、放射化学等等领域；从研究方法上划分又分为理论化学、实验化学和应用化学。
从横向上看，系统与系统之间可以相互作用、相互交流、相互渗透。如理论化学往往需要引用实验的结果，而实验化学又时常借助理论的指导；化学中各领域现在已普遍出现了相互交叉相互渗透的现象，其界限已经变得比较模糊了，如有机金属化学，物理有机化学等等。甚至整个化学系统也于其他学科发生交流和渗透，近年来出现的分子生物学、计算机化学以及环境化学、宇宙化学等等都是极好的例证。
以上都说明化学系统是一个开放的系统，而耗散结构理论告诉我们，一个系统想要维持有序结构，首要条件就是须是一个开放系统，因为只有开放系统才能够不断与外界交换信息和能量，才能远离平衡态，利用自身的非线性机制来维持有序结构；否则，一个封闭的系统最终会趋向于平衡状态，从而走向无须的混乱状态。这就启示我们，同其他任何学科一样，化学，只有不断地同其他学科进行交流，不断地在各领域进行更广泛地应用，才能保证其不断地向前发展。
从纵向上看，系统有着层次性。首先，系统的子系统构成该系统的要素，而子系统还可以分解为更低层次的子系统作为它的要素。化学世界的层次性是非常明显的，如化学物质按其微粒大小可以分为：宏观物质—介观物质（纳米物质）—微观物质（分子、原子等）。又如化学分散系按分散质的大小可以分为：悬浊液—胶体溶液—溶液。不同层次的系统具有各自不同的特性，有着自己独特的运动规律。如现在逐渐被认识的纳米物质的奇特性质，正在受到全世界极为广泛的关注。
系统和要素之间的关系是：要素构成系统，并且要素的性质及各要素之间的相互协调作用使系统具有了特定的功能；而系统的功能又是系统中各要素及其相互之间的组织方式——即系统结构——的反映。系统的这种结构—功能的辨证关系在化学中体现得特别突出。如化学物质的宏观性质与其微观结构之间必定存在着对应关系，这就是化学家们常说的“结构决定性质，性质反映结构”的“构性关系”。
二连续性与可分性
康德将这个问题作为他的第二个“二律背反”：
正题：世界上的一切都是由单一的，不可分的部分构成的；
反题：世界上的一切都是复合的，可以分割的。
连续性与可分性一直是辨证关系。我们知道，目前化学的最低层次仅限于原子级的，至于其下的层次已经不是化学的研究范围了。但这并不意味着连续性与可分性在化学中体现不出来。其实，我们不应当机械地仅限于物质的大小关系上来看待连续与可分。比如说，量子力学对氢原子求解时，发现氢原子不仅仅具有玻尔（Niels Bohr，1885—1962）理论中所提出的量子化了的不连续的状态，而且还完全也可能具有一种连续的正能量状态，称为“连续谱”状态。可见，连续与分立是并存着的一对矛盾。又如，亲核取代反应有两种历程，一种叫做单分子亲核取代反应（SN1反应），它是分成两步进行的，是不连续的；而另一种叫做双分子亲核取代反应（SN2反应），它是一步完成的反应物是连续地经过过渡态而变成产物的。
连续性与可分性在一定条件下可以发生转变。还是上面的例子，有许多单分子亲核取代反应，当条件（如溶剂、底物、进攻试剂等）发生变化时，会转变成双分子亲核取代反应；反过来，双分子亲核取代反应在一定反应条件下也会变成单分子亲核取代反应。
连续性与可分性体现在事物运动中就是渐变与突变的矛盾。如在酸碱中和滴定中，滴定开始时溶液PH值的变化很小，可视为渐变过程；但快接近等当点时，PH值会突然发生很大的变化，指示剂也会突然变色，这显然是突变过程。
渐变与突变并不是彼此孤立的，而是相互联系着的。经过渐变的积累才能发生突变的飞跃，而突变之后发生了质变，又开始了新的渐变。如当酸碱中和滴定经历了等当点的突变之后，再继续滴加酸或碱，溶液的PH值的变化又变得十分缓慢了。
渐变与突变在一定条件下也可以相互转化。如冷却热的饱和溶液让其析出晶体，如果自然冷却，并且不断搅拌，则晶体可以慢慢地析出，这是渐变过程；如果让其骤冷，使之成为过饱和溶液但并不析出晶体时，突然加入一小粒晶体（“称为晶种”），这时晶体会突然地大量析出，这就成了突变过程了。
化学上还常利用渐变和突变来实现不同的目的。如高温下的金属缓慢地自然冷却，会得到韧性非常好的金属，这一过程称为“退火”；而如果将高温下的金属骤然冷却，则会得到强度大脆性好的金属，这一过程成为“淬火”。可见金属两种不同的热处理方法正是利用了渐变与突变的特点。
三对称与守恒
对称不仅是化学中非常普遍的一种现象，而且也是很重要的一种思想。例如：晶体无论在宏观外形上还是在微观结构上都具有很高的对称性，并由此，人们利用群论方法专门来研究晶体的对称性。在量子化学中，人们常常利用分子的对称性将“久期方程”化简，从而大大降低了计算量。
对称性破缺也受到化学家的重视，如半导体中的掺杂正是利用了晶体发生缺陷时的特殊性质。又比如说，具有生物活性的分子很多都是不对称的，具有光学活性，因此有机化学中的不对称合成已经成为一个重要的研究领域。
对称性导致了守恒。物理学中的内特尔定理指出：如果运动规律在某一变换下具有不变性（即有某种对称性），必然相应地存在一个守恒定律。如：时间平移不变性导致了能量守恒，空间平移不变性导致了动量守恒，空间旋转不变性导致了角动量守恒，规范不变性导致了电荷守恒。在化学中也有类似规律。如晶体的对称性导致了晶面交角守恒；在化学反应中，分子轨道对称性在反应过程中的不变性导致了分子轨道对称守恒。
四平衡与有序
平衡反映了事物矛盾双方势均力敌，处于暂时的相对的统一。恩格斯曾指出：“平衡是和运动分不开的。”“相对静止即平衡。”化学反应平衡非常直观地表明了这一点。当一个可逆反应处于平衡状态时，并不意味着正反应和逆反应都同时停止了，事实上正反应就逆反应仍然在进行着，只是它们的速度相等，相互抵消罢了，所以从表观上看反应物和产物在量上没有发生变化。
平衡与非平衡正如恩格斯所说的是“活的统一”，它们之间在一定条件下可以相互转化。如在一定的温度、压力下，具有一定的配比的反应体系达到平衡时，如果改变温度压力或量的配比诸条件中的任何一个，都能使化学平衡破坏，但只要不再改变条件，那么经历足够长的时间后，反应体系将会再次达到平衡。
平衡与非平衡在化学上都有广泛的应用。如能保持溶液PH值的缓冲溶液就是利用了化学平衡的性质；而在化工生产中则利用化学的不平衡，即让生成的产物不断地从反应体系中分离出去，从而使反应不断地向正方向进行，从而提高反应转化率。
非平衡和有序是相关联的。普里高津（Ilya Prigogine，1917—）的非平衡态热力学指出，只有在远离平衡态的条件下系统才有可能形成有序结构。如果系统处于平衡态，那么最终只能形成相对静止的混沌状态。在生物化学当中，蛋白质、DNA分子等都是高度有序的结构，这是因为生物体是个开放系统，而且永远处于非平衡的状态，从而避免了生物分子处于平衡无序的状态。
有序和非对称也有关联。如在晶体中，其结构的有序性导致了取物理性质的不对称性——各向同性，而非晶体结构的无序性导致了其物理性质的对称性——各向异性。另外，生物分子也是高度有序的，有人认为这是由于生命物质在其演化过程中丧失了大量的对称性所致，这正如比埃尔·居里（Pierre Curie，1859—1906）所说的：“非对称创造了世界。”
然而，应当注意，非对称和有序的这种关系必须是针对同一个对象而言的，否则就没有上述结论了。如在统计热力学中，分子的对称性使得其能级的简并度降低，从而使得分子所能采取的微观状态数目减少，因而分子的无序程度减少，即有序程度反而因为对称性而增加了，但应看到这里的有序度是大量分子所组成的系统的有序度，而对称性则是针对于单个分子的，二者不是同一个对象。
由此可见，非平衡导致了有序，而有序又与非对称相关联，所以非平衡也导致了对称性的破缺。现在有人认为万有斥力的破缺源自宇宙演化过程中对称性的丧失，而我个人认为正是由于宇宙演化过程是不可逆的，才造成了对称性的丧失。
五确定性与可逆性
现在有两种理论使“确定性终结”了，一个是量子力学，一个就是混沌理论。前一理论被用于处理化学物质的结构和变化中，后一理论则被用于化学振荡就非平衡态热力学中了。但就目前为止，确定性或决定论似乎对化学家并不重要，因为当前人们研究的是大量分子或原子的集合，所涉及的时间也是远较分子的变化瞬间为长，所以统计规律掩盖了这一问题。然而将来情况是否会变化，还很难说。但我们不要忘了，正是由于不确定性才导致了复杂性，可以想象，正是多体问题的无确定解，才使得天文学家不得不利用摄动理论和变分法来解决天体问题；同样，微观粒子状态的不确定性也
使得化学家面对复杂的薛定谔方程望而却步，不得不求助于微扰理论和变分法等手段来解决分子的结构问题。
值得一提的是，不确定性究竟来源于什么？难道世界上真的不存在因果制约关系？根据量子力学理论，不确定性来源于人们观察一个系统所带来的扰动，这个扰动对于微观粒子来说是相当敏感的。根据混沌理论，不确定性来源于一个系统的状态对其初始条件的极度敏感，“蝴蝶效应”对天气的影响就是一个生动的比方。但是，值得质问的是，这些并没有说明因果关系不存在！即使一个微分方程组的解对其初始条件是多么的敏感，但只要其初始条件是确定的，那么就必然对应一个唯一确定的解。无论是量子力学还是混沌理论，用来解释其不确定性的机制都是基于因果关系的，否则，没有因果关系的解释也就不成其为解释了，非因果性不可能靠因果关系来解释。我还想强调一下人的理性因素对不确定性的影响。如果世界上从来没有而且永远不会出现具有理性思维的动物，那么只要宇宙给出其第一初始条件那么对于宇宙这个最大的孤立系统而言，其演化过程中的每一个状态，是完全有可能确定的。然而，当象人这样的理性生物产生之后，人的理性支配了人对宇宙这个系统的影响，继而影响了宇宙的状态，而人的理性有的时候应当说是不受因果关系制约的，比如说，人可以自由地任其思维驰骋，而不一定非要有个什么原因才会想到某个东西。所以，我认为在人的理性思维中是存在着所谓“绝对自由的原因”的。正是由于理性世界的不确定性，才使得人类的活动的不确定性扰动了宇宙的状态。
应当指出，尽管不确定性普遍存在，但导致不确定性的根本机制还是受因果制约的；尽管不确定性是绝对的，但在一定的范围和程度上，也存在相对的决定性，否则科学也就不复存在了。
绝对的不确定性导致了绝对的不可逆性。历史上著名的“可逆佯谬”最先由开尔文既而由洛喜米脱（J.Loschmidt，1821—1895）与1876年提出，他们说，体系的宏观过程是不可逆的，但构成体系的单个分子的运动却是可逆的，因为它们遵循具有时间反演不变性的牛顿运动方程。目前关于“可逆佯谬”有各种各样的解释，而我认为，不可逆性源自不确定性。试想，如果体系只由一个遵循牛顿运动定律的分子构成，那么只要让这个分子可逆运动，体系自然会发生可逆变化；然而，实际体系是由大量的分子构成的，尽管对于每个分子，它们仍然服从牛顿定律，但这已经形成了一个多体问题，因而任何一个想让所有的分子一致地可逆地运动回去的企图都必将不可避免地成为对体系的一个微扰，无论它有多么小，这都会使体系的最终状态不可预测性地远远偏离体系最先的状态，因而人们永远不可能使体系发生可逆变化。
尽管不可逆性的客观存在，化学家并未放弃对可逆性的追求和逼近。如他们在理论上首先研究了可逆过程的性质，然后再以此为基础去研究不可逆过程；而在实验方面，他们设计了“可逆电池”（非常接近与可逆过程），进行了电化学的理论和应用研究。
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结语
化学的发展需要哲学的不断启发和引导，而化学的每种现象和结论也值得进行一番哲学的反思。纵观科学发展史，哲学的启发很可能产生科学的突破，而对科学的反思又往往导致了哲学的革命。也许这，就是科学与哲学的微妙关系。
尽管科学与哲学是相互依存、共同发展的，但它们会发生终结吗？
1996年《科学美国人》杂志资深撰稿人、科普作家约翰·霍根（John Horgan）的《科学的终结》（The End Of Science），在美国甫问世就引起了巨大的争议，霍根谈到了“进步的终结”、“哲学的终结”、“物理学的终结”、“宇宙学的终结”等等，最后霍根得出的结论是科学即将终结。当然大多数的科学家对此都给出了极有力的批驳。
我发现霍根他的书里唯独没有谈到“化学的终结”，难道是他遗漏了？后来，我终于明白了其中的原
因，原来霍根必定认为全部的化学已经被物理学所包括进去了。他想法不是没有“根据”的。早在1929年，相对论量子力学的创始人狄拉克（P.A.M.Dirac，1902—1984）在论文《多电子体系的量子力学》中写道：“量子力学的一般原理已经完备了„„，大部分物理学和全部化学的数学理论所必须的基础物理规律已经完全掌握了，困难仅仅在于这些规律的应用遇到了过分复杂的方程的求解问题。”这种观点使得人们认为化学已经成了物理学概念系统的一个组成部分，或者仅仅是物理学的应用学科。海森堡（Werner Heisenberg，1901—1976）在六十年代就明确提出了此看法。日本量子化学家大野公男在1976年也认为：“薛定谔方程是支配整个化学领域的基本法则。”
然而也有许多化学家坚决反对这一观点。鲍林有两句名言：“量子力学对化学的贡献一向是提出新的概念。”，“化学结构理论主要就是化学的理论。”
我是支持后一种看法的。狄拉克等人的观点其实是过分强调了客观世界的统一性原理，却忽视了事物的复杂性、多样性和矛盾的特殊性。化学作为一门既古老又庞大的体系有着自己独特的现象和对律，诚然化学物质的所有的分子和原子都是按照量子力学的一般规律运动着，但这些运动有着自身独特的性质和规律——即从属于化学运动的性质和规律，就这些性质和规律上看，量子力学无论如何也是不能替代的。有一个比喻说得再贴切不过了：懂得砖块和粘土的性质，并不等于就懂得了房屋的设计和建筑学。同样的道理，尽管生物体内的一切运动都遵循着化学规律，但化学也决不可能替代生物学。
虽然化学的研究是局限在原子层次（核化学除外）的，但其应用的范围极为广泛，可以说各个交叉领域都有其自身特点，而且就是化学的基础理论，如化学结构理论、分子动态学等等，到目前为止远没有认识清楚，所以化学仍然有着极大的发展潜力。从这个意义上说，我个人认为化学才刚刚开始，一场巨大的变革正在酝酿之中。而哲学，这个充满智慧和激发灵感之神，必将在这漫漫征途之中继续指引化学家们前进。