利用化學(xué)史料提高科學(xué)素養(yǎng)的一點(diǎn)看法

利用化學(xué)史料提高科學(xué)素養(yǎng)的一點(diǎn)看法

化學(xué)史本身就是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域。研究的主要方面，除去發(fā)掘曾經(jīng)被遺漏和糾正曾經(jīng)被誤解的重要史實(shí)之外，通常以事件發(fā)生時(shí)間的先后為線索，旨在揭示化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)研究目標(biāo)、方法、概念和理論的發(fā)展軌跡，以及某些主要化學(xué)家在化學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中所起的作用（也包括他們對(duì)化學(xué)相鄰學(xué)科或技術(shù)的影響），從而對(duì)在化學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知過(guò)程形成比較符合客觀實(shí)際同時(shí)也合乎邏輯的歷史描述。因研究者興趣和工作條件的不同，化學(xué)史的編纂與呈現(xiàn)形式各不相同?；驈膶W(xué)科的發(fā)展著眼，或側(cè)重于人物的成長(zhǎng)歷程及對(duì)科學(xué)事業(yè)的貢獻(xiàn)，也可以編年史的形式展現(xiàn)該學(xué)科或其中的某個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。但是所有這些研究，和人文、社會(huì)、政治及其他科技領(lǐng)域的歷史研究一樣，所涉及的歷史人物和重要事件，對(duì)于后人都能夠起到“以史為鑒”的作用，這是史學(xué)受到學(xué)術(shù)界以及教育界普遍關(guān)注的原因之一。此前的化學(xué)教材和課堂教學(xué)中廣泛引用科學(xué)史料的做法曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)，而且這個(gè)傳統(tǒng)一直延續(xù)至今，由中外中學(xué)化學(xué)教材中一直保留著的對(duì)18世紀(jì)和19世紀(jì)的部分重要化學(xué)史實(shí)及有關(guān)化學(xué)家簡(jiǎn)介可以得到證實(shí)。但是在現(xiàn)行教材和教學(xué)中，由于受到課程學(xué)時(shí)的限制和應(yīng)試為主的影響，化學(xué)史料的選取，存在著隨意性較大、教育價(jià)值取向狹窄等不盡如人意之處。少數(shù)以提高興趣為由編撰出來(lái)的明顯帶有“戲說(shuō)”痕跡的化學(xué)故事，則存在著偏離原定教育目標(biāo)的問(wèn)題。盡管它們并不以正文形式呈現(xiàn)于教材中，但是由于內(nèi)容比較生動(dòng)，容易受到學(xué)生的喜愛(ài)，而且從中可能獲得學(xué)科知識(shí)之外的某些啟示或暗示，亦即影響并非都是正面的。如果能夠做到以正面影響為主，則可以成為素質(zhì)教育的一個(gè)平臺(tái)，為此不可不認(rèn)真地進(jìn)行研討和改進(jìn)。1.不可為了所謂“有趣”，忽視了其中包含的負(fù)面影響，使史實(shí)淪為“戲說(shuō)”在教學(xué)中引用化學(xué)史料時(shí)，除去盡可能選取和學(xué)科基本概念密切相關(guān)者外，必須注重所選科學(xué)史素材本身的真實(shí)性和敘述（或評(píng)論）的科學(xué)性。不能為了增加趣味性而采取類似于“戲說(shuō)”的方式任意添加甚至編造某些情節(jié)。因?yàn)椤皯蛘f(shuō)”不但模糊了真實(shí)性，還可能隱含著某些違反科學(xué)教育的因素。例如所謂的“玻爾的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆币皇?，就存在上述的?wèn)題。且不論所敘述的故事是否虛構(gòu)（玻爾是一位理論物理學(xué)家，不可能使用化學(xué)方法溶解金，再用化學(xué)方法把金從溶液中提取出來(lái)的專業(yè)訓(xùn)練，何況這個(gè)過(guò)程要用到腐蝕性極強(qiáng)的王水，并且會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體！），退一步講，即使玻爾可以在化學(xué)界朋友的幫助下完成金的溶解和回收，但是用得到的金為原料自己重鑄一個(gè)獎(jiǎng)?wù)碌淖龇?，卻是典型的“違法”行為！就和公民遺失了身份證或信用卡之后，不是向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)注銷和補(bǔ)發(fā)，而是自己（或找人）仿造一個(gè)一樣，這類行為在法治社會(huì)中是絕對(duì)不能允許的。其中包含的在“某種情況下，違法是合理的”的隱喻，有悖于科學(xué)史教育的初衷，應(yīng)當(dāng)引以為戒。2.應(yīng)當(dāng)著重弘揚(yáng)科學(xué)精神，不以科學(xué)人物對(duì)新理論的支持與否為評(píng)價(jià)依據(jù)另一類化學(xué)史故事，涉及對(duì)科學(xué)家的評(píng)價(jià)問(wèn)題。例如在介紹阿伏伽德羅提出的分子假說(shuō)歷時(shí)半個(gè)世紀(jì)才為科學(xué)界所接受的史實(shí)時(shí)，有一個(gè)對(duì)當(dāng)時(shí)主要持異議者（包括道爾頓在內(nèi)）的評(píng)價(jià)問(wèn)題。認(rèn)為道爾頓等人所持的懷疑態(tài)度對(duì)科學(xué)的進(jìn)步起了阻礙作用的看法比較普遍，并有不少資料還特別強(qiáng)調(diào)因?yàn)榈罓栴D是一位學(xué)術(shù)權(quán)威，所以他在此事件中所起負(fù)面影響更是責(zé)無(wú)旁貸等評(píng)論。表面上看，由此引發(fā)的批判或遺憾情緒，似乎有利于提高學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和對(duì)科學(xué)進(jìn)步的緊迫感，實(shí)際上卻忽略了對(duì)青少年來(lái)說(shuō)，更重要的應(yīng)當(dāng)是從中獲得對(duì)科學(xué)精神的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。因?yàn)樵谀莻€(gè)時(shí)期，阿伏伽德羅所提出的作為物質(zhì)存在基本形式之一的分子，還只是一個(gè)假說(shuō)，它是為了克服道爾頓原子論無(wú)法完善地解釋氣體反應(yīng)體積的簡(jiǎn)比定律而提出來(lái)的，并沒(méi)有更能令人信服的其他證明。對(duì)于一個(gè)新的假說(shuō)，特別是存在某種新物質(zhì)微粒的假設(shè)，采取懷疑的態(tài)度，要求提供更多更有力的證據(jù)而不輕信，正是嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神的精髓。因?yàn)橹挥羞@樣，才能夠促進(jìn)科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。不能簡(jiǎn)單地用最終結(jié)論的是或非來(lái)評(píng)價(jià)科學(xué)家，因?yàn)檫@樣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不利于弘揚(yáng)追求真實(shí)和真知的科學(xué)精神[1]。在論及為了減少高爐廢氣中的CO比率一事時(shí)，對(duì)當(dāng)時(shí)的冶金工程師們因?yàn)椴欢没瘜W(xué)平衡原理，因而采用了不斷加高高爐的方法時(shí)頻頻出現(xiàn)的譏諷心態(tài)，是另一個(gè)類似的例子。講述者忽視了正是因?yàn)橛辛诉@些“錯(cuò)誤的假設(shè)”和實(shí)驗(yàn)的一次次失敗，才起著促使人們持續(xù)地思索和不斷地實(shí)踐，從而逐步認(rèn)清科學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)的作用。正是可敬的前輩冶金工程師們?cè)谔骄恐蟹e累下來(lái)的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，最后促成了化學(xué)平衡理論的形成和廣泛應(yīng)用。這段史實(shí)同時(shí)表明了科學(xué)和技術(shù)之間的差別和密不可分的關(guān)系。所以正確評(píng)價(jià)這類事件和人物，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí)應(yīng)該能夠起到很好的作用，同時(shí)也是體現(xiàn)情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育目標(biāo)的應(yīng)有之義。3.充分發(fā)掘中外教材中經(jīng)常選用的經(jīng)典史實(shí)中包含的教育元素，做到以史為鑒史料用作素質(zhì)教育的載體時(shí)，著重點(diǎn)在于闡明科學(xué)精神的核心理念和科學(xué)方法所應(yīng)體現(xiàn)的基本特征。所以在選擇與評(píng)價(jià)時(shí)，除確保事件的真實(shí)性外，并不要求完整地呈現(xiàn)事件的全部過(guò)程。評(píng)價(jià)時(shí)可以用最新的科學(xué)知識(shí)和技術(shù)水準(zhǔn)作為參比系，而不受事件發(fā)生及關(guān)鍵人物存在時(shí)間和地域帶來(lái)的時(shí)空限制，同時(shí)也不一定要求把握有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識(shí)的細(xì)節(jié)。茲舉數(shù)例如下：拉瓦錫測(cè)定空氣組成的實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)完成于兩個(gè)多世紀(jì)之前的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，至今仍然人選于初中教材之中（為了避免汞對(duì)環(huán)境和人體帶來(lái)的危害，現(xiàn)行教材中多改以磷、蠟燭［注1］等代替汞用于課堂或?qū)W生實(shí)驗(yàn)）。假如僅限于介紹人類對(duì)空氣組成的認(rèn)識(shí)來(lái)源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的史實(shí)，以及培養(yǎng)學(xué)生在模仿中提高所謂實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，顯然不能充分發(fā)揮它所具有的科學(xué)教育作用。如果在實(shí)驗(yàn)時(shí)，同時(shí)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要素和如何評(píng)價(jià)和欣賞前人的科學(xué)活動(dòng)進(jìn)行介紹，更能體現(xiàn)以培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)為目標(biāo)的任務(wù)。譬如就技術(shù)條件而言，拉瓦錫所用儀器設(shè)備顯然極其簡(jiǎn)陋（因而所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度不夠高），但是作為一個(gè)“發(fā)現(xiàn)性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)來(lái)看，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)從化學(xué)反應(yīng)體系的選擇到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)都做到了近乎完美的程度。不僅因?yàn)楣姆悬c(diǎn)較低(356.58℃)，汞蒸汽和曲頸甑內(nèi)空氣中的氧氣之間可以氣態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度較快；而且持續(xù)蒸發(fā)的汞可以使容器中的氧氣耗盡，即反應(yīng)比較完全；產(chǎn)物氧化汞的密度低于汞，且不溶于汞，因此易于分離；還有氧化汞的分解溫度不高（約為500℃），在同一裝置中就能實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。此外，在拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)方案中還包括了證明了由氧化汞分解所得氣體不但是氧氣，而且就是使汞轉(zhuǎn)化為氧化汞時(shí)從甑內(nèi)空氣中用去的那部分氧氣。因?yàn)楫?dāng)它回到?jīng)]有和汞發(fā)生反應(yīng)的剩余氣體（主要是氮?dú)猓┲腥r(shí)，得到的混合氣體與原來(lái)取樣時(shí)的空氣完全一致。這樣細(xì)致而嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，堪稱科學(xué)實(shí)驗(yàn)的典范！故而實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度極高。有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)與方法水平的分析與評(píng)價(jià)，對(duì)于初學(xué)者可以起到示范的作用。從而可以得出如下的認(rèn)識(shí)：尋找影響因素最少的化學(xué)體系、選取適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備和確定與探究思路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟是進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，特別是探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要組成部分。它的質(zhì)量決定了探究活動(dòng)是否安全有序和能否獲得不確定性較少的結(jié)論。原子、分子從假說(shuō)、學(xué)說(shuō)到理論的發(fā)展過(guò)程，以及原子結(jié)構(gòu)模型在科學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的“逼迫”下；不斷修正的歷史，其中所包含的教育元素也都并非僅限于科學(xué)知識(shí)本身。所以，充分發(fā)掘這類化學(xué)史料所包含的教育元素，對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)將能夠起到“潛移默化”和“循循然善誘人”的作用。注1.就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性而言，這些替代汞的方案都不如原來(lái)的汞方案。其中的蠟燭方案更是一個(gè)錯(cuò)誤的方案，因?yàn)槿紵a(chǎn)物中有無(wú)法確定的微溶于水的、難溶于水的CO和石蠟裂解時(shí)產(chǎn)生的小分子烴等氣態(tài)物質(zhì)，容器中氣體體積的變化不能完全歸因于氧氣的消耗。何況當(dāng)氧氣濃度很低時(shí)，蠟燭已不再燃燒，即氧氣不能全部耗盡。勒夏忒里原理是另一個(gè)值得提及的例子。這是一個(gè)通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)研究得到的分散信息進(jìn)行整合而得到的科學(xué)原理，不僅對(duì)當(dāng)時(shí)哈伯合成氨工藝的成功開(kāi)發(fā)起了很大的作用，而且這個(gè)原理被陸續(xù)地證實(shí)可以適用于絕大多數(shù)與化學(xué)相關(guān)的包含有可逆過(guò)程的平衡體系，例如溶質(zhì)和溶劑間的溶解平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡、水的解離、難溶電解質(zhì)的溶解電離平衡等等，在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)、化學(xué)分析、電化學(xué)等領(lǐng)域的探究和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析中，應(yīng)用極為廣泛。這個(gè)形成于19世紀(jì)80年代中后期的化學(xué)原理，至今仍然保持著它的預(yù)見(jiàn)有效性和結(jié)論的可信度。它所闡發(fā)的有關(guān)科學(xué)知識(shí)的來(lái)源和科學(xué)知識(shí)對(duì)人類物質(zhì)文明的貢獻(xiàn)的認(rèn)識(shí)，應(yīng)當(dāng)有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。類似的原理或理論的發(fā)現(xiàn)與形成過(guò)程，在有關(guān)分子結(jié)構(gòu)理論特別是有機(jī)化學(xué)教學(xué)中也可以找到，從范霍夫的以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)理論，凱庫(kù)勒的苯的正六邊形結(jié)構(gòu)理論，到20世紀(jì)萊思(J-M,Lehn)[2]用于解釋超分子化合物分子結(jié)構(gòu)的鎖鑰模型等等，都可以從中體會(huì)到科學(xué)知識(shí)的形成和科學(xué)實(shí)驗(yàn)及科學(xué)思維方法的關(guān)系，并不僅限于具體的科學(xué)知識(shí)本身。4.從化學(xué)學(xué)科的新進(jìn)展中選擇新的科學(xué)教育素材作為課程教學(xué)的一個(gè)組成部分，化學(xué)史料的選擇不僅應(yīng)當(dāng)著重于它們是否和課程密切相關(guān)，而且應(yīng)當(dāng)著眼于其中包含的其他教育元素，籍以體現(xiàn)多維的教育目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)重視那些一直為中外教材所選用的史料，但是也應(yīng)該根據(jù)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀，不斷補(bǔ)充一些新的內(nèi)容，其中以能夠體現(xiàn)初等化學(xué)課程中所學(xué)知識(shí)和方法的基礎(chǔ)性者為首選。因?yàn)檫@有利于提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)與技能的認(rèn)識(shí)，也有利于激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)潛力。從學(xué)科的新進(jìn)展中選擇某些內(nèi)容新穎、發(fā)現(xiàn)過(guò)程具有趣味性和啟迪作用的事件作為新的化學(xué)史料收入新編或改編教材中的做法，已經(jīng)受到普遍關(guān)注。例如的發(fā)現(xiàn)史、能起示蹤作用的發(fā)光水母蛋白、形狀記憶合金、可燃冰等等，在現(xiàn)行教材中都可以見(jiàn)到。這些史料對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起了很好的作用。但是在發(fā)掘其中包含的更多的教育元素，使之更加有利于提高科學(xué)素質(zhì)的研究和實(shí)踐等方面，還有待于進(jìn)一步探索。謹(jǐn)就個(gè)人一得之見(jiàn)，試以C60的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展史為例，闡明以史實(shí)為基礎(chǔ)和以基礎(chǔ)知識(shí)為依據(jù)而提出思辨和疑問(wèn)的方法與過(guò)程，應(yīng)當(dāng)對(duì)提高所謂“問(wèn)題意識(shí)”并學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題有所幫助，從而孕育著為分析與解決問(wèn)題而萌生的科學(xué)興趣及學(xué)習(xí)動(dòng)力。1985年，H.Kroto,R.Smalley和R.Curl三位教授，在一項(xiàng)用高功率脈沖紅外激光轟擊石墨的實(shí)驗(yàn)研究中，利用質(zhì)譜儀檢測(cè)轟擊后由氦氣帶入質(zhì)譜儀的氣體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)譜圖上出現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)量數(shù)為720的新峰，亦即產(chǎn)物中存在一個(gè)由60個(gè)碳原子組成的新物質(zhì)。但是真正確定這個(gè)新物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)卻并非一帆風(fēng)順，幾經(jīng)曲折，最后才確定這是一個(gè)由12個(gè)正五邊形和20個(gè)正六邊形構(gòu)成的由32個(gè)面組成的空心多面體，外形和人們所熟知的足球極為相似（所以曾經(jīng)命名為足球烯），并獲得1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這是已為大家所熟知的C60的發(fā)現(xiàn)史故事。這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)以它富有傳奇性色彩的故事和具有高度對(duì)稱性的球形結(jié)構(gòu)為絕大多數(shù)教材所鐘愛(ài)，很多教材對(duì)此都有或繁或簡(jiǎn)的介紹。但是對(duì)這個(gè)故事中隱含的富有教育價(jià)值的元素關(guān)注者不多，亦即對(duì)該教育資源的開(kāi)發(fā)和利用工作的不足，是目前在研究與落實(shí)高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中另一個(gè)值得重視的問(wèn)題。繼富勒烯之后于1991年首次發(fā)現(xiàn)的碳納米管（最初所用制備方法和發(fā)現(xiàn)富勒烯時(shí)幾乎相同），后續(xù)的研究表明，碳納米管具有更為穩(wěn)定和多種優(yōu)異電學(xué)性能等特點(diǎn)，是一種非常理想的新型材料[3]，研究熱情遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一度令人們愛(ài)不釋手的C60及其族群。關(guān)于它的研究進(jìn)展和科技新聞，不絕于專業(yè)文獻(xiàn)和報(bào)刊電視新聞，大有后來(lái)者居上的態(tài)勢(shì)，已成為納米科技領(lǐng)域的重要成員之一。隨之產(chǎn)生的第一個(gè)問(wèn)題應(yīng)當(dāng)是，在1985年發(fā)現(xiàn)等的同時(shí)，碳納米管也應(yīng)當(dāng)存在于產(chǎn)物之中（因?yàn)樗雀焕障└鼮榉€(wěn)定）?？墒菫槭裁串?dāng)時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)？這個(gè)事件和稀有氣體發(fā)現(xiàn)史有某些相似之處，但是原因并不相同。稀有氣體的“遺漏”，可以認(rèn)同和它們的惰性及在空氣中含量過(guò)低有關(guān)，但是在制備富勒烯時(shí)的產(chǎn)物中，碳納米管的產(chǎn)率并不低，甚至超過(guò)富勒烯（因?yàn)樗鼈兏€(wěn)定）?？墒撬陌l(fā)現(xiàn)卻整整推遲了6年！這里隱含著的教訓(xùn)，難道不值得我們汲取嗎？教訓(xùn)之一是，據(jù)估計(jì)化合物種類的量級(jí)至少在左右（目前已知者仍未超過(guò)的量級(jí)）[4]，隨著制備方法的不斷更新，大量新化合物、新結(jié)構(gòu)和新物種的問(wèn)世，將成為新世紀(jì)化學(xué)的一個(gè)顯著特點(diǎn)。因此，在研究某個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的新產(chǎn)物時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行盡可能全面地檢測(cè)和識(shí)別，以免某些意想不到的新物種的失之交臂。盡管現(xiàn)時(shí)的化學(xué)鍵理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論可以適用于數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的化合物，但是相對(duì)于有待發(fā)現(xiàn)和合成的超過(guò)千萬(wàn)量級(jí)達(dá)百萬(wàn)倍的新化合物而言，“千萬(wàn)”猶如滄海一粟！化學(xué)作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)性的自然科學(xué)，面對(duì)的是浩如煙海的物質(zhì)世界，理論的滯后和不完備性應(yīng)當(dāng)是這門(mén)學(xué)科的常態(tài)。教訓(xùn)之二是，因?yàn)楦焕障┑陌l(fā)現(xiàn)者在檢測(cè)產(chǎn)物時(shí)，僅僅用了檢測(cè)由氦氣攜帶的氣態(tài)產(chǎn)物的質(zhì)譜方法，如果用電鏡對(duì)余下的產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，碳納米管是可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。所以，過(guò)分關(guān)注部分產(chǎn)物，以及檢測(cè)手段過(guò)于單一（在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展，檢測(cè)手段琳瑯滿目的今天，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是一次令人遺憾的失誤），是另一個(gè)值得汲取的教訓(xùn)。教訓(xùn)之三是，雖然和結(jié)構(gòu)幾乎一樣的足球和類似的建筑結(jié)構(gòu)早已問(wèn)世，至于由正多邊形組合成為密閉的空心多面體結(jié)構(gòu)的幾何條件，早在18世紀(jì)歐拉(L.Euler,1707-1783)就已經(jīng)提出了V+E+F=2的著名公式（式中，V—頂點(diǎn)；Z—邊；F—面）[5]。但是的結(jié)構(gòu)問(wèn)題卻使科學(xué)家困擾多日，久久不能確定。這是因?yàn)樵谶@之前，有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論中對(duì)于碳原子價(jià)電子的雜化方式只確定有sp、三種，無(wú)法使得60個(gè)碳原子組成類似于傳統(tǒng)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的分子（現(xiàn)在認(rèn)為，中碳原子價(jià)電子的雜化方式為）。我們應(yīng)當(dāng)尊重科學(xué)理論的預(yù)見(jiàn)性與指導(dǎo)作用，這是常說(shuō)的“知識(shí)就是力量”的根據(jù)；但是也應(yīng)當(dāng)承認(rèn)科學(xué)理論在發(fā)展過(guò)程中必然存在著不同程度的不確定性或不完備性，只有這樣，才能夠最大限度地發(fā)揮理論的作用，并在實(shí)踐中不斷推動(dòng)理論的完善和更新。所以后者是科學(xué)精神的核心理念、創(chuàng)新思維的原動(dòng)力，也是科學(xué)素養(yǎng)的最重要的特征。由上面舉到的稀有氣體化合物和發(fā)現(xiàn)的事件中不難形成這個(gè)認(rèn)識(shí)。還可以順便提及與富勒烯有關(guān)的另一樁有趣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)科學(xué)界為出乎意外發(fā)現(xiàn)的富勒烯而忙于為它命名和討論是否可以算作碳的第三種同素異形體時(shí)，以色列化學(xué)家R.Tenne卻更關(guān)注石墨轉(zhuǎn)變?yōu)楦焕障r(shí)的機(jī)制問(wèn)題。他從幾何學(xué)的基本知識(shí)出發(fā)，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的基本條件應(yīng)當(dāng)是，在激光或電弧的轟擊下，片狀石墨的六元環(huán)中有一部分變成了五元環(huán)、四元環(huán)等等（他用織毛衣時(shí)