化学是从物理学分枝出来的吗，为什么？

这个问题问得相当好，也触及到了科学内部的本质联系。简而言之，化学确实是从物理学这个更宏大的学科领域中分化、演变出来的，而且这个过程至今仍在继续。 我们可以从几个层面来理解其中的“为什么”。

首先，我们要认识到科学的发展并非一蹴而就，而是一个层层递进、不断细分和深化的过程。想象一下，在科学的萌芽时期，人们对物质世界的认知是模糊而笼统的。他们观察火焰的燃烧、金属的冶炼、药物的制作，这些都是与物质变化息息相关的活动。但那个时候，还没有“物理学”和“化学”这样清晰的界限。人们更多的是在进行一种朴素的“经验科学”，试图理解和控制物质的性质与转化。

物理学，作为研究物质、能量、空间和时间之间基本相互作用的学科，可以被看作是研究“普遍规律”的基石。 它探索的是宇宙最底层的运作机制，比如牛顿发现的万有引力解释了天体运行和物体下落的共同原因；电磁学则揭示了电和磁的统一性以及它们如何影响着我们周围的一切。这些规律是普适的，适用于宏观世界，也适用于微观世界。

那么，化学又是如何从物理学中“分枝”出来的呢？

1. 关注点和研究对象的差异：

物理学 更侧重于研究物质在没有发生本质化学变化时的性质，例如物体的运动状态、能量的转化（热、光、电）、物质的结构（原子、分子，但更偏向其物理属性如质量、体积、相互作用力）、力学、光学、热学、电磁学等等。它关注的是“是什么”和“如何运动”。
化学 则更关注物质的组成、结构、性质以及它们之间如何相互作用并发生变化，即“化学反应”。它研究的是物质“变成什么”以及“如何变化”。这涉及到原子如何重新组合形成新的分子，反应发生的条件，以及反应速率等等。

2. 发展的历史必然性：

随着物理学对物质基本构成（原子、电子、质子、中子）以及它们之间相互作用力（电磁力是其中最主要的）的认识不断深入，这些物理学原理自然而然地就成为理解化学现象的基石。

原子理论的建立： 道尔顿的原子理论为化学的独立奠定了基础，但他当时并没有深入解释原子内部的结构。
电子的发现与原子模型的建立： 汤姆孙发现电子，卢瑟福提出原子核模型，玻尔提出原子能级模型，这些都是物理学在微观粒子层面的重大突破。这些物理学发现直接解释了元素周期律的本质，解释了为什么不同的原子会以特定的方式结合成分子。例如，原子核外电子的排布决定了原子与原子之间如何形成化学键（共价键、离子键等），这是化学反应的核心。
量子力学的崛起： 量子力学是20世纪物理学最重要的成就之一。它提供了描述原子和分子内部电子行为的精确框架。薛定谔方程、泡利不相容原理等量子力学概念，直接被化学家用来解释化学键的形成、分子的几何形状、光谱的性质（即物质的“指纹”）、以及反应的机理。可以说，量子化学就是物理学（量子力学）在化学领域的直接应用。

3. 研究方法的演进：

早期，化学更多是实验驱动的，侧重于观察、分类和合成。
但随着物理学方法（如光谱分析、X射线衍射、质谱分析等）被引入化学研究，化学家能够更精确地测定物质的结构、组成和反应过程。这些技术本身就是物理学原理的应用。

4. 跨学科的融合与互相促进：

“化学”这个学科的出现，是为了系统地研究和组织关于物质组成和转化的知识体系。它建立了自己的概念、定律、理论和实验方法，形成了一个独立但又根植于物理学的新领域。
反过来，化学的发现也为物理学提供了新的研究对象和理论检验。例如，元素的分离和性质研究，推动了物理学对放射性等现象的探索。

简单来说，你可以这样理解：

物理学就像在建造一栋大楼，它提供了地基、钢筋混凝土的结构原理、电线电缆的铺设方式等“通用规则”。而化学则是在这栋大楼的各个房间里，研究里面家具的摆放、墙壁的涂料、如何进行装修、电器如何连接等等更具体、更关注“组合”和“变化”的细节。

化学家们利用物理学提供的基本粒子、力、能量等概念，去解释和预测原子如何结合成各种各样的分子，分子如何反应形成新的物质，以及这些过程的速率和能量变化。所以，化学可以说是物理学规律在物质组成和转化层面的具体体现和延伸。

然而，需要强调的是，科学的划分并非绝对，而且界限是模糊的。 许多领域正在融合，例如：

物理化学： 这是一个非常明显的交叉领域，直接运用物理学的理论和方法来研究化学现象，比如化学动力学、热力学、量子化学。
材料科学： 结合了物理、化学、工程学等多方面知识，研究物质的结构、性能和应用。
凝聚态物理： 研究固态和液态物质的性质，与化学中的固态化学、高分子化学等有大量重叠。

因此，与其说化学是“分枝”出来，不如说它是在物理学这个宏大体系下，聚焦于物质的组成、结构与变化规律，并发展出了一套独特的研究体系和理论框架的学科。 它们之间是一种相互依存、相互促进的关系，共同构成了我们对自然世界认识的完整图景。

网友意见

推荐几本科普书，讲解了“前化学时代”和“化学时代”的历史。

第二本书作者Roald Hoffmann，1987年诺奖得主，是理论化学专家、作家、诗人。除这本科普书外，还出版过诗集、教科书《固体与表面》这些跨专业的书。本书原名为《相同与不同》，目前出版社为了营销搞成这样。

大致说来，化学脱胎于古代炼金术，被近代“自然哲学”的思想改造成为一门科学。这个角度看没有物理学思想就不会有现代的化学。

但化学自有其不同于物理学的特点：通过化学反应创造新物质、并探索化学反应的规律。更加被物理学家强调的，是保持被研究的物体的类似的物理结构下，改变其组成的原子（即最大程度保留某种物质原来几何结构下更换元素），其物理性质如何变化。凝聚态物理中这个部分被称为是化学问题。而化学家眼中看自己，必然是想要什么分子就能做出来什么分子，类似艺术家。

所以化学的研究也包含两方面特征：1）基于物理学思想的规律探索（IUPAC网页上给纯粹化学下的定义：从纷繁复杂的化学反应中找到规律并应用规律），以及2）艺术性地合成出不存在的分子。现在的研究更上一层楼，创造新颖的分子聚集体（MOF、超级电容器、电池、催化剂等等）也成了研究的目标之一。

化学由于是中心科学，研究领域十分庞杂。可以通过了解一百多年来的诺贝尔化学奖了解一二（有相当多的化学研究没得到诺奖，但不代表不重要）。

要深入了解现代化学，推荐下边三套书。虽说细节或有瑕疵，但书的精神很好。

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