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摩尔概念的非科学性…张启斌

已有 2214 次阅读 2020-2-11 12:43 |个人分类:个体通论|系统分类:科研笔记

摩尔概念的非科学性张启斌

 

张学文注:下面的文稿是张启斌先生在2018年为一个学术会议上提供的论文,其中关于摩尔概念的质疑与对“个”概念的认识与我的认识比较一致,现在特把此文章贴此。欢迎大家评论。

把中华文化形成的“个”的概念嵌入现代科学,并且取代“摩尔”,显然是个很重要的议题。就此我在博客中有一个专门栏目涉及它,http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&classid=9331&view=me&from=space

 

试论国际度量衡第七个量纲

 

——物质的量“摩尔”之非科学性及其修正办法

 

  

 张启斌

 

 

 

 

 

2018118

 

 

 

内容摘要

 

 

中国有一个古老的量纲“个”,它是人类感知自然界之事物最基本的逻辑单元和逻辑起点。“个”的哲学意义与物理学的“粒子”概念相当,“个”具有多少和大小两个向量维的属性:“个的多少”派生出人类“数”的概念,“个的大小”派生出人类“量”的概念。1971年第14届国际度量衡大会(CGPM)认可的第7个基本单位:物质的量——摩尔(大约6.023×1023个微粒),是一个非常牵强的量。笔者认为,摩尔所反映的信息主要是“个的多少”,而非“个的大小”,即摩尔与“万”、“兆”、“亿”等数值一样,是数而不是量。

关键词:个、粒子、摩尔、数维、量维、量纲、物质的量

 


 

 

T On the seventh dimension of international measurement scale

 

   The non scientific nature of the quantity "Mol" and its correction method

 

 

by

 ZhangQibin

 

 

  

 

Date: 18/01/18

 

 

 

Abstract

 

China has an ancient   dimension "GE", which is the most basic logic unit and logical   starting point for human beings to perceive things in nature. The   philosophical meaning of "GE" is equivalent to the concept of   "particle" in physics. "GE" has the attributes of number   and the size of two vector dimensions: "The number of GE" derives   the concept of human "number";"The size of GE" derives   the concept of human "quantity". The seventh basic units approved   by the Fourteenth International Conference on weights and measures (CGPM) in   1971: the amount of mol(about 6.023 x 1023 particles) is a very far fetched quantity. I   believe that the information reflected by Mol is mainly "the number of   GE" rather than "the size of GE", that is, Mol and   "Wan", "trillion", "billion" and other   numerical values are numbers rather than quantities.

Key words: GE;Particle;Mole;The dimension of   the number;Dimension dimension of quantity;Dimension;The amount of material;

 

 

正文

 

1、引言

物质的量,是1971年第14届国际度量衡大会,即CGPM所增加的第7个常量,其符号为N ,单位为摩尔,符号为mol。但是,我们从物质的量,即摩尔单位之定义“表示物质所含微粒数与阿伏加德罗常数之比”来看,摩尔不是物质的量,而是一个地地道道的数。

其次,我们知道阿伏加德罗常数是一个理论的不变的值,它的数值须经过科学的方法才能测定。国际上统一采用0.012千克C-12所含碳原子数目为1mol,目前比较精确的数据是6.0221376×1023,这个数值会随着测量技术的进步而发展,我们通常使用它的近似值:6.0221376×1023。我们姑且抛开阿伏加德罗常数是一个“理论的”、“不变的值”,以及“须经过科学的方法才能测定”才能得到一个“比较精确的数据”不论,我们单来看“物质所含微粒数”之用词,也是极不严肃的(分明就是一个数嘛)。

第三,在实际使用摩尔基本单位时,人们可以把“微粒”概念定义为原子,也可以定义为分子、离子、电子,乃至其它微粒,或是这些微粒的特定组合。我们就其中的电子与分子的“大小”来分析,二者之关系,犹如一粒沙子与太阳之关系,对电子来说分子可不是什么微粒,而是浩瀚的宇宙。如此来看,“物质的量”所定义的“微粒”也是非常不严谨的,如此不论“大小”只论“多少”的物质的量能叫“量”吗?  

第四,我们再从国际度量衡大会所定义的“物质的量”之内容来看:它不得简化或增添任何字,更不能按字面意义把物质的量当作表示物质数量或质量多少的量。就是说,我们既不能用“摩尔”去描述物质的数目,也不能用摩尔去描述物质的大小,这能说的通吗?

据说在第13届国际计量大会上,人们对“物质的量”这个词作为科学名词已产生了争议,因为从结构和用字上它还不严谨和不够理想,但由于人们苦于找不到更好的名称能使大家公认,所以暂时这样使用。

2、什么是数?

毕达哥拉斯说:“万物都是数,数是一切事物的本质”。

笔者认为,世界是物质的,物质所具有粒子性(其大无外,其小无内)和波的周期性,就是“数”的本质。粒子一词应该是偏向物理学的一个哲学名词,与哲学“存在”、“整体”、“个体”概念相当。

因此,数是客观存在的,数的哲学意义在于体现各种具体事物(粒子或波)的同一性和统一性。正是由于数是具体物质的,而不是非物质和抽象的,人类在生产生活中才能够去发现数,进而去数(3声)数。

3、什么是量?

前文所述,数源于客观物质的粒子性和波的周期性。进一步说,数源于客观物质之粒子或波的多少,数的哲学意义在于体现粒子或波的同一性和统一性。

粒子或波,有多有少,同时也有大有小。星球、太阳、月亮……,以及分子、原子、电子……都是广义上的粒子。这些大小不同的粒子,由于彼此之间具有了“同一性”和“统一性”,即彼此具有了“数”的特征,因此人们在生产生活中才可以用小试验去指导大工程……

但是,粒子或波具有同一性和统一性,即具有“数”特征的同时,又同时具有大小或型状等等差异,即它们彼此之间还具有“差异性”和“多样性”,这就是“量”的本质。

就是说,量亦源于客观物质的粒子性和波的周期性,与数所不同的是,量源于客观物质之粒子或波的“大小”或“型状”等因素。因此,量的哲学概念在于体现各种具体事物的差异性和多样性,而数的哲学概念在于体现各种具体事物的同一性和统一性。

4、人类认识客观事物的两个基本维度——数与量

物理学是关于实验的科学,人们如何将观察的结果准确的记载下来,则需要进行各种测量。在一个测量中需要将被测物理量与一标准物理量做比较,因此一个测量的结果往往包含了单位及数值两部分。“单位”即是本节要讨论的“量维”,而“数值”即是本节要讨论的“数维”。

所谓量纲,即具体的量;所谓数目,即具体的数。就是说,人类对客观事物之“多少”和“大小”的认知程度,即对其数目与量纲的认定程度,是人类能够准确定位和描述客观事物的两个基本维度。如下图1所示:

 

1

需要说明的是,数维与量维的“交互点”不是一成不变的,它会随着人们对客观事物及其规律的掌握程度,以及随着人们对具体事物之“精度”和“分辨率”的要求不同,会发生上下左右,也即“时多时少”和“时大时小”的变化。

5、两个基本维度的交叉点——“个”

两维的“交互点”,即是各领域暂时性的基本逻辑起点,也即中国最古老的基本量单位——“个”。

由于数与量均源于“个”,即源于同一个“粒子”或“波”的模型,因此,不同的量与不同的数就会产生不同的“对应”的关系。例如:在人民币“币值”这个具体事物中,我们人为定义出“1分”、“2分” 、“5分” 、“1角” 、“2角” 、“5角” 、“1元” 、“2元” 、“5元” 、“10元” 、“20元” 、“50元” 、“100元”,共13个大小不同的量纲(币值)。如果把这些量纲排放在“两维图”中,我们便可找出其数与量之一一对应关系,参见下图2

                              2                                    

显然,人民币把“分”做为“多少”和“大小”最基本的逻辑起点“个”了。

需要说明的是:随着使用人群对人民币“计量精度”的要求不同,人们还会把逻辑单元“个”上下左右移动,例如普通民众喜欢把“1元”做为基本的逻辑单元“个”,工商企业人员喜欢把“万元”做为最基本的逻辑单元“个”,国家统计人员喜欢把“亿元”做为最基本的逻辑单元“个”……;同理,在商品流通领域,每个产品都有自己的标价,例如一袋方便面3.65元,那么在该领域人们就会把3.65元做为其最基本的逻辑单元“个”了。

我们再来看看军队“编制”(以三三编制为例):1军辖3师,1师辖3旅,1旅辖3团,1团辖3营,1营辖3连,1连辖3排,1排辖3班,1班辖10人。参见下图3



3

在军队编制中,人们会把“1人”认定为最基本的逻辑单元“个”。但在具体的操作中,人们还会把班(10人),或排(30人),或连(90人),或营(270人),或团(810人),或旅(2430人),或师(7290人),或军(21870人)……等等单位,做为逻辑单元“个”来使用。

6、国际度量衡大会所认可的第7个标准量纲——“物质的量”

笔者认为,“物质的量”如同中国古老的量纲“个”一样,做为科学名词是没有问题的,二者对具体事物的差异性和多样性,也即“无常”,均能做最大程度的包容;而对具体事物的同一性和统一性,也即“有常”,又近乎要求苛刻。人们觉得它不够严谨和不够理想的真正原因,是因为“物质的量”的单位摩尔是数,不是量;其次,摩尔在实际应用中往往又偷偷使用“个”的量纲概念,换句话说,摩尔之所以能被当做“物质的量”,实属占了“个”的光

7 用“个”取代“摩尔”的科学性和必要性

我们先来看看下边这个化学离子方程式:

image.png

这是一个用金属锌与稀硫酸制来取氢气的离子方程式,即1个锌分子+2个氢离子=1个氢分子+1个锌离子。为便于分析,我们强化说明一下其“数”与“量”之关系,如下:

我们先来看看下边这个化学离子方程式:

image.png



1)把上述各物质的数各扩大100倍,即在(个)前边加一个“百”,方程式亦成立,如下:

image.png


2)把各物质的数各扩大10000倍,即在(个)前边加一个“万”,方程式亦成立,如下:

image.png


3)把各物质的数各扩大6.02×1023倍,即在(个)前边加一个“摩尔”,方程式亦成立,如下:

image.png

通过上述(1)、(2)、(3)之分析,我们进一步得出:“摩尔”与“百”、“万”……等数值一样,在化学方程式里扮演的均是“数”的角色,而不是“量”的角色,扮演量角色的始终是——“个”。

“个”才是化学方程式“物质的量”之真正的基本单位,1971年国际度量衡大会所认可的第七个量纲,即“物质的量”之单位摩尔,当依照科学规范修正为“摩尔个”,符号mol修正为molge,简写mg,读作“摩个”。

 

 

 

参考文献

.1、郭金彬、孔国平,《传统数学思想史》[M].北京:科学出版社.2004

2、冯俊杰、苏红,《历届国际计量大会梗概》[EB,中文科技期刊数据库,http://xueshu.baidu

3、张学文,《古老、重要又被忽视的单位(量纲)——“个”》[EB].科学网,http://blog.sciencenet.cn

4、倪鹏云,《关于信息定义与本质概念讨论的我见》[EB].道客巴巴网站,http://www.doc88.com

.5、张启斌,《累值制数理逻辑与物源数态信息之分析》 [C]. 信息科学交叉研究.,浙江教育出版社出版,2007

6、张启斌,《张学文老师关于“个”问题的提出以及各路精英关于“个”问题的语录荟萃》[EB].潜科学网站,2005.12.27.

7、张启斌.《“一进累值制”数理逻辑与中国珠算之“二进制”“五进制”》[EB].中国科技论文在线,编号200507145.

8、张启斌.《“累值制”数理逻辑及编码、组合编码之的研究》[EB],中国科技论文在线,中国科技论文在线,编号200602-340.

9、张启斌.《一种非线性全息编码方法及其运算方法》[EB]百度文库https://wenku.baidu.com

10、百度百科,《国际单位制》[EB]https://baike.baidu.com

11、百度百科,《物质的量》[EB]https://baike.baidu.com

12、百度百科,《摩尔》[EB]https://baike.baidu.com

 

 


 

 




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