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摘要：本文闡述了元素概念的發展過程，主要經歷了四個階段：一、古代思辨階段；二、經驗分析階段；三、原子理論階段；四、現代科學階段。這四個里程碑深刻地反映了人類思維變化的基本規律。

關鍵詞：元素概念發展過程思維變化古代思辨經驗分析原子理論現代科學

發展變化的觀點不僅適用于外部世界，也適用于人類的思維、理論和概念。化學發展的過程，從一定意義上講，主要就是化學概念和理論發展和演化的過程。這種發展演化反映了科學的進步和人類思維方式的變革。在化學學科的諸多概念中，元素概念在化學發展中的巨大意義是不言而喻的。因此，可以說，元素概念的演化和發展的過程，基本上反映了化學學科的基本理論發展的歷史。

由于化學變化的隱蔽性和復雜性，長期以來，人類無法直接感知微觀粒子的存在及運動的規律，因此對元素這一基本概念的認識經歷了十分曲折和漫長的道路。又由于認識上的局限性和片面性，使人們在相當長的歷史時期內不能把元素、原子和單質納入一個統一自洽的體系。

總的來看，元素概念在其發展過程中，主要經歷了四個階段：一、古代思辨階段；二、經驗分析階段；三、原子理論階段；四、現代科學階段。這四個里程碑深刻地反映了人類思維變化的基本規律。

一、古代思辨階段的元素概念

古代的自然哲學家們為了合理地解釋物質世界的多種多樣性和運動的永恒性，對宇宙本原提出了多種不同的看法。如中國古代的“五行說”，古希臘時期的“四元素說”，歐洲醫藥化學時期的“三要素說”等，于是出現了最早的元素概念。這種建立在籠統觀察和思辨基礎上的見解，只不過是古代哲學家天才的自然哲學的直覺臆測，還根本不能和現代元素概念相提并論。但毫無疑問，現代元素概念正是從古代元素概念演化發展而來的。

亞里士多德則是把水、火、土、氣四種元素看成是冷、熱、干、濕四種原性兩兩組合而成的。這種唯心主義的元素性質學說成了后來煉金術的理論基礎。煉金杰雖然不是科學形態的化學，甚至在相當長的時期內曾嚴重阻礙了化學的發展，但長期煉金實踐對元素概念的發展起到了不可忽視的作用。至少從反面證明了，用一般方法實現不了元素的轉化。這就為近代經驗分析的元素概念的建立準備了條件。

另外，古希臘的留基伯和德謨克利特也在物質的組成問題上，提出了與當時提出的元素概念相對映的具有深遠意義的原子學說。認為一切物質都是由最小的不可分割的微粒——原子組成的。這種徹底的唯物主義見解也同當時的元素概念一樣，只是一種建立在表面觀察基礎上的哲學思辨。因此，都不具備科學理論的基本特征。

二、經驗分析的元素概念

所謂經驗分析的元素概念是指它并不能真正反映化學元素的客觀本質，而是根據人們分解物質的能力來定義元素。大量煉金、醫藥和工藝化學的成就，使人們對元素的某些性質有了初步認識。17世紀60年代，英國化學家波義耳為把化學確立為一門科學做出了卓越的貢獻。他用大量實驗事實，猛烈地抨擊了“四元素說”和“三要素說”，歸納了當時人們對元素的認識，第一次給元素下了一個樸素的定義：“我所說的元素的意思和那些講得最明白的化學家說的要素的意思相同，是指某種原始的、簡單的，一點也沒有摻雜的物體。……”這個定義雖不象一般化學史上所說的是一個科學的定義，但可以看做是元素經驗分析概念的起點。

18世紀的化學家大都喜歡在化學研究中采取經驗主義的原則，按照他們的觀點，元素應該是實驗操作可以直接感知到的物質。人們通過礦物分析和冶金實踐的確制出了不少單質：氣體化學的發展推翻了空氣是元素的觀點，并陸續發現了H2、N2、Cl2、O2等多種氣體單質。1783年，拉瓦錫又在前人實驗的基礎上，證明了水是氫氧兩種元素的化合物，而不是元素。至此，傳統的“四元素說”和“三要素說”才徹底宣告破產，近代元素概念則應運而生。1787年，拉瓦錫在一篇題為“論改革和完善化學革命的必要性”的論文中，給元素下了一個清晰明確的操作定義：“元素是任何方法都不能分解的物質。”

但拉瓦錫的元素定義只是一個經驗分析的定義，是根據可感知到的元素外部特征或外在聯系來定義元素。對物質的分類不是根據元素所固有的結構屬性，而是完全依賴于人的主觀能力和分解物質的手段。因此，定義的內涵和外延都不符合實際的界限，帶有明顯的主觀主義性質。其次，實際上經驗的純分析的元素定義并不是真正的元素概念，而是單質的概念。

但同過去的傳統元素概念相比，拉瓦錫的定義也具有明確的科學性：首先，元素的性質和數目只有通過實驗來確定，因而它是建立在科學實驗基礎上而不是籠統的憑空猜想，其次，他通過實驗抓住了一般元素在通常情況下不能分解的客觀性質，把分析的極限作為判別元素的標準。

三、原子理論的元素定義

拉瓦錫的元素定義，給整個化學研究帶來了空前的條理性。定量分析方法的廣泛采用，組成化合物的元素間的定量關系很快被揭示出來。如當量定律（1791里希特），定比定律（1799普羅斯）,倍比定律（1803，道爾頓）等化學經驗定律為科學原子論的創立打了下牢固的實驗基礎。1803年，道爾頓繼承了古代原子論的思想，創立了科學原子論，開辟了化學發展的新紀元，第一次揭示了元素和原子的內在聯系，元素就是同一類原子，有多少種原子就有多少種元素，原子量成為區分元素的重要標志。原子在化學反應中的不可分性也在實驗中得到證明，從微觀的角度賦予了元素不可分解的特性。

19世紀資本主義經濟的發展和技術上的進步為新元素的發現提供了強有力的實驗工具。一大批新元素的發現，擴大了元素概念的外延，使門捷列夫在同代人探索的基礎上于1869年發現了元素周期律，而把自然界所有的元素納入了一個嚴謹統一的體系。

原子理論的元素定義顯然比經驗分析定義更富有內容，更深刻地揭示了元素的一些固有特性，明確了元素和原子的內在聯系。但原子理論的元素定義沿襲了經驗分析定義的缺點，因而也帶有明顯的主觀主義色彩。它只不過是建立在經驗分析基礎上的一種理論分析概念，因此原子論的元素定義的提出并沒有給經驗分析構成威脅。門捷列夫對元素的認識是建立在原子理論基礎上的。他對元素的位置特征的本質根本不清楚。所以他的元素觀并不象凱德洛夫所說的是屬于現代元素概念的范疇，仍然是原子理論的元素概念。

四、現代科學的元素概念

現代科學的元素概念的建立是與19世紀末20世紀初發生的自然科學革命緊密聯系在一起的。這場大革命使人類的認識從宏觀領域推到微觀領域，正是原子結構復雜性的披露，導致了元素觀念的根本變革。19世紀末，物理學上的三大發現（x射線，放射性和電子）徹底打破了原子不可分的傳統觀念，摧毀了原子理論的元素概念理論基礎，揭開了新舊元素觀念斗爭的序幕；1902年，盧瑟福和索迪通過天然放射性研究，提出了具有革命意義的元素蛻變學說；打破了自波義耳以來元素不能分解和轉化的陳舊觀念；給經驗分析的元素概念沉重的打擊。1910年，索迪基于對大量實驗事實的分析，提出了同位素假說，并很快得到了證實，否定了自道爾頓以來一種元素一種原子的觀點；1913年莫斯萊在x射線的研究中，原子序數的實質是核電荷數，揭示了周期律的實質，揭開了元素在周期表中的位置之謎，使人們對元素本質的認識產生了一次質的飛躍；1919年，盧瑟福第一次實現了人工核反應，即用人工的方法使一種元素變成另一種元素，給舊的元素觀又一次致命打擊；本世紀30年代，人工放射性和重核裂變的事實再一次證明，無論是天然的還是人工的方法都可以實現元素的分解和轉化。一系烈驚心動魂的發現，終于導致了元素思想史上的革命——舊的元素概念已經徹底行不通了，元素應該是核電荷數（即核內質子數）相同的一類原子的總稱。

現代科學證明了，物質的一切形態，包括基本粒子都不是永恒的，正如列寧所說：“原子的可破壞性，原子的不可窮盡性、物質及其運動的一切形態的可變性，一向總是辨證唯物主義的支撐點。”由于時代的局限，人們對事物認識的片面性是不可避免的。

元素概念本來就是相對的，它表現為某一現象領域內物質最簡單的存在形式，表明這一研究領域內所研究對象的發展過程由此開始的最基本的形態。如同一切化學過程都和原子的運動有關一樣，原子本身在化學領域被看作是相對穩定和保持不變的微粒，只有從這種相對意義上來理解物質各個層次的基本特征，才可能避免犯形而上學的錯誤。在化學領域內，元素概念無論是過去、現在和將來都保持自己在科學中的重要地位，并且發揮著巨大的作用。

現代元素概念消除了舊概念中的主觀主義成份，從化學客體的固有結構特性來定義元素，而不再依賴于人們的領悟能力和方法，保持其獨立存在的意義。辨證唯物主義運用形式邏輯把思維形式同客觀實在聯系起來，元素就是對原子的抽象和概括。

元素概念發展演化的歷史表明，新舊觀念的轉換是一個極其艱難和緩慢的過程，因為規范的轉換總是伴隨著自然觀和思維方式的根本變革。舊觀念在沒有窮盡自身的潛力之前，總是不肯自行消失，新觀念也只有在與錯誤觀念的殊死斗爭中，才能贏得生存和發展的權利。