为什么我们还在做化学?

当量子力学在20世纪初出现时，许多人认为这意味着现在只需要物理学就可以理解化学现象。正如保罗·狄拉克(Paul Dirac)所言:“因此，整个化学的数学理论所必需的基本物理定律已经完全为人所知。”¹

在哲学中，这一思想用简化的概念来表达，在这种概念中，更基本的科学推演特殊科学(包括化学)的陈述。²．还原法被用来暗示有一天我们将不需要化学来解释化学现象:化学将不再是理解世界的一种手段。

一些哲学家认为量子力学原则上可以推导出一切化学的东西

量子力学确实以有形的方式影响了化学。也许最引人注目的是它关于实体的波状方式的假设，能级的量子化和自旋的概念已被纳入化学的原子图像中。^3.此外，一个新的领域出现了——量子化学——利用量子模型来预测和解释化学现象。⁴

然而，量子化学还没有取代或淘汰化学的其他分支。如果说有什么不同的话，那就是化学作为一个整体继续证明着它独特的价值，产生了一个有价值的知识体系，对生物学、药物设计，甚至神经心理学都有重要影响。那么为什么这个预言没有实现，为什么我们还在做化学?

化学的持久目的

一些哲学家认为量子力学原则上可以推导出所有化学物质，只是实际上很难做到。对他们来说，我们仍然做化学的原因是我们没有计算手段来解决大分子和复杂环境条件下的Schrödinger方程。(这种计算有朝一日可能实现的想法引发了一些有趣的形而上学问题——但那是另一篇文章了。)

其他哲学家认为，化学的持久性不仅仅是一个实际困难的问题:它表明了这两门科学之间的根本区别。每一门科学的概念、方法和表现方式都截然不同，要在它们之间寻找联系几乎是徒劳的。每一门科学都有独特的研究目标，而不仅仅是发现世界是怎样的。

科学所关注的问题超越了发现物质结构的范畴

例如，化学的一个中心目的是合成新的化合物。这项工作主要不是探索控制化合物相互作用的潜在物理定律，而是构建一种特定的物质。为此目的而使用的原子和分子模型是根据它们在实现这一目标方面的效用来开发和评估的。另一方面，量子模型的发展有所不同，因为它们主要不是用于制造新的化合物，而是用于阐明基本实体的结构。每一门科学的模式和概念都部分地由其独特的目的所决定。在哲学中，这常常被认为是在暗示，每一门科学所揭示的关于世界的任何真理，在某种意义上都与其他科学的真理无关。⁵此外，它表明化学将永远是科学实践的一部分，因为科学关注的问题超出了发现物质结构的范畴。

另一个我们仍在研究化学的假定原因是，世界的结构是这样的，物理学不足以描述它。化学实体和性质不是简单地由物理物质构成的:它们超越了物理物质。这到底意味着什么是一个非常困难的问题，哲学家们对如何以一种既能公平对待化学又能公平对待量子物理的方式来回答这个问题存在激烈的分歧。一种流行的观点是，化学性质强烈地产生于潜在的物理活动。⁶例如，分子结构的出现并不完全取决于分子的物理实体如何相互作用。相反，情况恰恰相反!结构部分地决定了物理实体作为整个分子的一部分如何表现。这意味着分子结构存在于物理无法单独描述的水平——化学水平。

我相信真相介于两者之间。一方面，物理学对化学的发展极其有价值:物理和化学的东西彼此密切相关，这是最好的解释。另一方面，化学扮演着物理(至少目前)无法取代的角色。我们所能说的是，物理和化学都对世界的统一形象有贡献，但单凭它们都无法获得如此丰富的理解。

探索这些差异包括解决语义、概念、认知和形而上学问题，以及科学本身的细节。所以，虽然我们为什么还在做化学没有唯一的答案，但提出这个问题有一个重要的哲学目的。