化学物理学查看源代码讨论查看历史
化学物理学是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技术语。
历史名词是历史上曾出现的事件及事物的名称[1],例如“禅让”,传说古代实行举荐贤能之人为首领继承人的一种制度,据文献记献:有尧举舜、舜举禹[2]、禹先举皋陶、皋陶死禹又举益等历史故事。
名词解释
化学物理学的主要研究内容包括:(1)原子和分子波函数理论;(2)原子和分子光谱学;(3)化学动力学及碰撞过程;(4)液体结构的全部领域;(5)高分子聚合物;(6)平衡态及输运理论的统计力学;(7)分子晶体或其他类型晶体的性能;(8)物质各态的本构热力学性能;(9)利用激光研究物性;(10)激光的工作机制等。
诞生
化学物理学是在量子力学问世后不久诞生的,这门交叉学的创立是以1933年在美国创刊的《化学物理杂志》为其重要标志。为此,我们不妨在今天对这个刊物作为历史性调研,以期求得对化学物理学的起源、发展及其研究意义有一个比较正确的认识。
《化学物理杂志》创刊第一期有一段署名为尤里写的编者的话。其大意是:《化学物理杂志》的出版是化学和物理学近期发展的自然结果,这是因为,它们发展至今其界限已经完全被沟通。根据训练及所在的研究单位,必须把他划为物理学家的一些人,他们正在传统的化学问题上作工作;同样,必须把他划为化学家的一些人,他们的工作领域又必须认为是物理。这些人有两门科学的广泛知识,他们的工作在同行里都受到赞赏和尊重。就其研究方法来说,他们大都采用的不是传统的化学研究方法;就其工作范围内说,他们的工作也不是正统物理学家感兴趣的所在……。《化学物理杂志》主是为在这个边缘领域工作的人创办的刊物。
《化学物理杂志》在介绍了创刊的起源之后还追求了与化学物理学发展有关的历史情况:“在19世纪,原子和分子只是化学家的一种特殊工作概念。到了20世纪,化学家和物理学家一样认真地研究原子、分子及组成它们的粒子。但是,对组成宏观物质的这些基本单元的研究方法主要是在物理学的发现中发展起来的。然而,当时这些新方法还未对古老化学及时地显示出其重要性。以后,情况发生了变化,放射性发现对原子结构的认识有很大贡献;数学、物理对许多经典问题(如溶液性质、反应动力学的统计解释等)取得了成功;新实验方法的发现及其进展,使以前难为掌握的知识现在成为可能;特别重要的是,与量子论相联系的实验和理论对化学和物理学的发展都有其深远的影响。近年来化学和物理的发展证明,把数学的严格逻辑方法用到化学问题上,其结果与应用到物理的问题上同样有效。”
过了50年,也就是到1983年,由于编辑部的人事更替,在《化学物理杂志》1983年第1期上刊载了几段编者的话,其中有来自美国物理学会化学物理学部的一段,这正好补充了杂志1933年创刊时期的一些背景情况,其大意是:1933年化学和物理学边缘领域正处在定量描述的革命时期,那时量子力学已经成为分子光谱和分子结构的理论基础;统计力学已经成为复杂系统在微观层次上的处理方法,而量子统计这时开始把原子、分子系统的量子力学描述和宏观系统的热力学描述沟通起来。然而,这个转变并没有得到当时物理化学界科学家们的普遍重视,这样他们中有的人就感到需要办一个比《物理化学杂志》更倾向于物理和数学的杂志,于是,《化学物理杂志》便应用而生了,它的诞生正好把《物理杂志》和《化学杂志》的中间缺口衔接起来。”在这里顺便指出,《物理化学杂志》是在建立了热力学分子论以后,在量子力学开创之前的1896年创刊的。
发展
化学物理学诞生以后,发展极为迅速。到1939年,一部由斯莱特著的《化学物理引论》出版,这本基础教材式的著作在当年就印刷了不下5次。斯莱特在这本书的序言中着重说明化学物理是一门交叉学科,他说:“物理和化学分离开可能是件不幸的事。化学是原子及原子之间结合方式的科学。物理则涉及的是原子间的力和这些力所产生的物质大尺度的性能。过去,因为化学是非数学的经验性科学,而物理学在当时又不能处理原子间小尺度的力,所以才使这两门科学远远分离。
随后,由于传统力学和分子论的建立,物理化学进一步的发展,才使这两门科学开始靠拢到在一起。不久,量子论和波动力学诞生了,它们对原子间的相互作用作了成功的解释,这时没有什么方法再使化学和物理继续分离下去。但是,化学和物理这时在实验上、方法上仍有很大差别:化学家习惯在试管中处理反应物(如配溶液、沉淀、过滤、蒸发等);而物理学家测量任何物理量都要用电流计和分光镜。但随着越来越多物理仪器进入化学实验室,它们仅在这方面的区别也即消失了。……两门科学有广阔共同的研究领域。这一点希望大家能认识得越早越好。鉴于物理化学这个名词已先被占用,现在又找不到一个更好的名词,因而才称这个共同的研究领域为《化学物理》。……本书就是对这个领域中的一些内容做一尝试性的介绍。”
斯莱特在其表述了《化学物理引论》要达到预期目的――补充化学和物理之间所出现的缺口之后,还特别强调了交叉学科对培养科学人才的重要性,他说:“化学和物理之所以产生缺口,主是由于传统训练所造成的结果,其结果造成他们几乎不能真正胜任任何一个化学物理分支的工作。如果培养下一代科学人才,首先使他们在经验化学、物理化学、冶金学、晶体结构上得到训练;其次在理论物理,包括力学、电磁理论,特别是在量子论、波动力学、原子和分子结构上受到培养;最后在热力学、统计力学以及我们称之为化学物理学上也得到训练,那他们将比现在只受到化学,或只受到物理训练的人,能成为更好的科学家。”
顺便指出,斯莱特对美国材料科学的理论基础研究和教育,都起到了很好的推动作用。我想,这与他上述的看法不无联系。因为化学物理学与材料科学是有密切关系的。
参考文献
- ↑ 文字记载前的1500年的历史都发生了什么,搜狐,2020-10-14
- ↑ 尧舜禹时期之中国和大禹之都及夏代都城之变迁,搜狐,2018-07-01