化學符號(2 / 3)

就以城市中的交通標誌牌為例來說明。禁止停放自行車的牌子上,可以畫一輛自行車和不讓停放的標誌。直觀地看,那是一幅由自行車和不準停放記號構成的圖,它是一種現實的物,人眼可以看到它,基於交通法規的有關規定,人們看到它知道這是不準停放自行車的意思。換句話說,依據約定或規定,這種標誌意味著不準停放自行車,這種標誌牌就代表這樣一種事物。

人類生活在符號世界中,人們周圍充滿著各式各樣的符號,人們的社會生活離不開符號,需要符號。眾所周知,人們之間的交往離不開語言和文字,從符號學觀點來看,語言是符號係統,文字是標記語言的,是書寫的語言,它也是符號係統。人類除物質生活以外還需要精神生活,而精神生活自然離不開語言和文字,同時也離不開各種各樣的藝術。藝術,按照蘇珊·郎格的見解,它是人類情感符號的創造,也離不開符號,或者說,藝術品本身就是一種符號係統。京劇中的臉譜,美術中的線條、色彩等構成的整體,都意味著什麼、蘊含著什麼、代表著什麼,都具有符號的性質。人類的社會生活中還有各種信號係統,發出和接收信號。信號(Signal),除去信息傳遞過程中的信號(它隻是意義信息的物理載體),在一般符號學中也都可以被看作為符號。例如,古代烽火台升起的狼煙表示有緊急情況,發生了敵人侵犯事件;學校中的鈴聲指代上課或下課,軍隊中的軍號聲,可以表示緊急集合、宿營、衝鋒等行動,城市中的紅綠燈的變換意指允許通行或禁止通行,火車站的信號旗以不同狀態指示火車可以進站、出站或禁止進站、出站,船艦航行中的航標燈指示航路,旗語或燈語也都表示一定的含義,如此等等,所有這些信號都是標記物,意味著什麼,或者說與意指相關。人類生活中需要各式各樣的記號,離不開記號,自覺或不自覺地使用著記號。記號(Sign)也就是符號,如古人結繩記事,不識字的人劃痕、畫線或畫圖表示一定意思,也就是用記號記事,這種記號是一種標記物,是指代另一種事物的事物。記號在一些情況下又被譯成指號,手指指向是一種特殊的指號,它表示什麼東西在哪裏,在這種情況下,指號也就是所指對象的記號。美國哲學家莫裏斯(C·W·Morris)在《指號、語言和行為》一書中,以有機體的行為作為出發點討論了“指號”和“符號”的區別與聯係,例如,“一個人可以把他的脈搏解釋為他的心髒狀態的一個指號,或者把某些感覺解釋為他需要食物的一個指號;這樣的一些指號隻是信號而已;但是,他因此而說出的話——當這些話作為這樣一些信號的替代物的時候——卻是符號”。在這裏,他同時涉及了符號和信號的區別。應當指出,符號、信號、指號,這三者是有區別的,但是,在一般符號學的意義上,可以不考慮它們之間的區別;在一定意義上,可以將它們看作是同義的,當然,隻能在一定意義上是這樣。

作為標記物的符號,它是物的標記,有其形式也有其內容,是形式和內容的統一。語言、文字、圖形、色標、手指姿勢等,都是記號,是符號賴以存在的形式;這些記號之所以成為符號,總要意味著什麼,代表著什麼,表示著什麼,一句話,指代一定的意思、含義,這就是符號的內容。符號的內容,也就是符號的含義,是人為約定的。從這點出發,可以將符號與跡象、征候、症狀等區別開來。跡象,如冒煙是著火的跡象,消防人員在瞭望塔上看到某處濃煙升起,懷疑那裏可能發生火災;又如打獵者在深山老林中追尋某種野獸,看到爪印即意味著看到了這種野獸的蹤跡。征候是預示某種現象的現象,如燕子低飛、天氣悶熱,預示著將要下雨,燕子低飛和悶熱現象是預示下雨這種現象的征兆,這就是征候。症狀是疾病的跡象,如高燒是某種疾病的症狀,醫生綜合各種症狀判斷病源。跡象、征候、症狀等,雖然也是指代另一種事物的某種事物,但是,某種事物和另一種事物之間的關係不是人為約定的,而是一種現象間的因果性關係,是自然的關係。因此,不能與符號劃等號。跡象、征候、症狀,可以看作是信號,如燕子低飛是將要下雨的信號,發現爪印是野獸走過的信號,發燒是生病的信號,在這種意義上,符號和信號是有區別的。換句話說,人為約定的信號是符號,而自然關係中的信號不是符號。

人為約定性是符號的重要特征,人為約定表明主體——人在符號中的作用。我們所說的符號,都是人能夠感知的,人為約定的或規定的。作為符號的標記物,必須能夠為人所感知,否則就不能作為符號。人們通過聽覺器官或視覺器官或觸覺器官,感覺到某種標記物,如語言、文字、圖形等,人們不能感知的物,不能作為標記物,也就不能成為符號。例如,通常的文字,識字人可以感知,對這些人來說,文字是符號和符號係統,盲人看不見文字,對盲人來說,通常的文字不能作為符號,而能為他們所感知的是盲文,盲文作為特殊的文字才能成為他們使用的符號。能夠被感知,這隻是某種物成為符號的必要條件,但不是充分條件。某種物能夠代替他物成為符號,除了能夠被感知以外,還必預約定或規定它表示什麼,沒有這種約定或規定,或者雖然作了約定或規定,而有人不知道或不懂得這種約定或規定,對他們而言,都不能成為符號,不起符號的作用。不識字的人,感覺到了字形,不解其意,他就不知道看到的文字說明了什麼。一個不懂交通規則的人,麵對交通標誌,雖然看到了它,但不解其意,交通標誌對他就不起符號的作用,不能成為符號。

作為一般性的符號,可以是社會約定的或規定的,也可以是個人約定或規定的,社會約定或規定的符號,可以作為社會交往的工具,個人約定或規定的符號,隻能作為個人記事的工具。

符號的形式和內容使符號分成相互依賴和不可分離的兩個部分:能指和所指。符號的形式,即標記物,也就是符號本身,如交通標誌本身是能指,符號的內容,如交通標誌表示的禁止通行,就是該標誌符號的所指。正如符號和符號的含義是人為約定的一樣,符號的所指和能指的關係也是人為約定的。能指和所指之間的關係是對等關係,而不是前後相繼的關係。在這個意義上,也可以將符號與跡象區別開來。交通標誌的所指和能指是規定好了的,交通標誌即意味著某種規定,而跡象,如爪印與獸行,先有獸行才留有爪印。

在簡略地說明了什麼是符號以後,進一步說明什麼是科學符號。科學符號可以有兩種理解,一種是廣義的,包括語言符號和文字符號在內的科學符號,另一種是狹義的,指除語言和文字以外的科學符號,我們是在後一種意義上討論科學符號的。在這種意義上,可以把科學符號理解為科學概念、科學定律或科學推論的共同標記物,也就是通常所說的表達科學概念、科學定律或科學推論的標誌物或代碼。

科學概念的語言形式是語詞,在語言學中叫做詞,是可以獨立運用的最小單位。如數學中的正弦、餘弦、微分、積分等,是數學中的概念,它們的語言形式是這些可以獨立運用的最小單位,所謂能夠獨立運用,就是能獨立成句或能單獨回答問題。如問“這是什麼三角函數?”答:正弦。能單獨成句或能單獨回答問題的是詞,而正弦這個詞又是數學中(三角學)的一個基本概念,正弦這個詞是語言或文字符號,它表示為“以θ為一銳角的直角三角形對邊和餘邊之比”,前者作為後者的標記或代表者,這是以語言符號表示或標記事物的情形。當餘弦這個概念用sinθ來代表時,sinθ即成了“正弦”這個概念的標誌或代碼。同樣道理,物理學中的長度、質量、時間、力等概念,直接的語言形式是“長度”、“質量”、“時間”、“力”等這些詞,詞的思想內容就是概念,而這些概念又可以用相應的記號(或量符)來標誌和表達,如用l表示長度,用m表示質量,用t表示時間,用F表示力。化學中的氫、氧、氮、碳等,作為語言形式,是詞,作為概念,它們表示這些物質的單質,而在化學中又可以用H、O、N、C等符號來代表、來標記。這些實例說明了什麼呢?這些實例說明,我們所說的(或通常理解的)科學符號,是一些代碼,一些記號,通過長期使用逐步規範化而成為科學家共同使用的標記物。用這些標記物可以表示概念,而概念的語言形式是語詞,語詞也是符號,因此,在上述意義上理解的科學符號,可以說是代替語言符號的符號。

科學符號除了可以標記科學概念以外,還可以標記科學定律、關係、推論等。如數學中的=,>,<,≠,+,-,×,÷等,分別代表等於,大於,小於,不等於,加,減,乘,除等;物理學中,F=ma表示牛頓第二運動定律,F=F1+F2表示同一直線上二力的加成;化學中C=C和C-C分別表示碳碳之間的雙鍵結合和單鍵結合;生物學中的A代表腺嘌呤,G代表鳥嘌呤,C代表胞嘧啶,T代表胸腺嘧啶,U代表尿嘧啶,基於這些符號可以組成三聯體密碼子,如GCA,GAA,GGC等。科學推論可以通過語言符號的形式進行,也可以通過科學符號的形式進行,如a=b,b=c,∴a=c。數學物理科學中的解題過程,是進行科學推論的過程,這種推論已經符號化了。

通過上麵的簡略分析可知,通常所說的科學符號,實質上是科學語言的符號,也就是借助於代碼、量符、記號等表示語言或文字要表達的內容。它們與科學語言符號的區別在於,科學符號的基本形式不是語詞或語句,而是代碼、量符、記號或由代碼、量符等組成的係統。

化學是科學中的一門基礎學科,化學符號是科學符號中的一個類別。化學符號,正像科學符號一樣,是一種標記物,或共同標記物,是表達化學概念、化學關係和化學過程的標記物,它的形式是一些簡單的字母符號和標誌符號。化學元素符號,是字母符號。H是個字母,在英文中,它代表“Hydrogen”一詞,在俄文中,它代表“водород”一詞,在漢語中,它代表“氫”;N是個字母,在英文中,它代表“Nitrogen”一詞,在俄文中代表“Aзот”一詞,在漢語中則代表“氮”這個詞。從概念的語言形式上看,同一種元素在不同國家有不同的語言形式,也就是有不同的詞,但是,不同國家對於同一種元素卻用同一的字母符號來標記。元素符號是化學界(乃至整個科學界)所采用的共同標記物。由此可以看出,化學語言符號和化學符號是不同的,化學語言或文字,各個國家之間可以根本不同,對氫元素,俄文中稱為водород,在英文中叫Hydrogen,而在漢語中則發“qīng”(漢語拚音)音,用氫這個詞表示;化學符號,各個國家是通用的,都用H來標記。

除了化學元素符號以外,化學中還有許多標誌符號,例如一條短線“—”表示原子之間的結合,即化學鍵,兩條短線“=”表示雙鍵,三條短線“≡”表示叁鍵;箭頭→代表反應方向,↑表示反應中放出氣體,↓表示反應中有沉澱生成,H…O表示氫鍵,如此等等,這些都是標誌符號;在化學式中的數字,1、2、3…,也屬於標誌符號,它們以下標(即標在有關元素符號下方)方式表示分子或化合物中的原子個數。此外,化學中還廣泛應用著數學的、物理學的以及其他科學的符號,在此不一一列舉。

無論化學符號還是科學符號,都是符號,它們都具有符號所具有的特征,它們都是代替另一物的某物,它們的意義都是人為的,是約定或規定的。但是,應當看到,化學符號與一般符號相比,範圍要狹窄的多,限製要嚴格的多。化學符號基本上指的就是元素符號和標誌符號,而符號,作為一般符號學研究的符號,則遠遠超出了這個範圍,如上麵所述,不僅包括語言符號,還包括信號、指號等等。化學符號與一般科學符號相比,它僅僅是化學這門科學中的符號,雖然化學中的符號不限於化學所特有的符號,但就其基本內容而言,化學中的符號,或者說化學符號,畢竟有其自身的特點,有其特殊性。

2.化學符號的構成和分類

化學符號是一種書寫符號。作為一種書寫符號,必然有其形,有其名,有其義。例如,化學元素符號H、N、O等,標誌符號↑、↓、→、—等,各有各自的形狀,各有各自的名稱,同時各有各自的含義(即規定它們所表示的意思)。化學家們見其形,可以呼其名,並可以解其義,這三者的統一才能使化學符號成為化學符號,才能起到標記和交流的作用。其中,尤以形和義至為重要,形是義的載體,義是形的內容。如果隻有形沒有義,形變成了純粹的形,那麼,H、N、O、→等,僅僅是筆劃或線條,不代表什麼,不表示什麼,也就不成其為化學符號;沒有形,義失去了載體,義也就成了虛無縹緲的東西了。

一個化學元素符號,如C或H,有形、有名、有義,是形、名、義的統一體。化學元素符號是化學中的基本符號,是化學符號係統中的基本要素。由化學元素符號可以組合成化學複合符號或符號係統。正象由詞語組合成語言需要依據一定規則一樣,由基本符號組合成複合符號或符號係統,同樣也需要依據一定的規則。這種規則是什麼呢?在語言學中是語法,而在化學符號學中是基於化學實驗建立起來的化學理論。化學理論是化學符號進行組合的“語法”。從這個意義上說,化學元素符號的組合規則,也就是關於組成、結構和化學反應的理論,它們是化學中的“語法”。

化學基本符號組合成複合符號,依次形成組成式(如CH),分子(如CH4),結構式(如),構型式(如四麵體構型),在一些情況下,還可以組合成構象式。組成式基於定性分析結果而構成;分子式則需要依據定量分析結果來構成;結構式是基於結構理論和實驗測定而建立的,如C的四價理論,C和C之間可以相互成鍵的理論;構型式僅僅依據最初的結構理論不夠了,在此基礎上還需要立體化學理論的幫助;構象式的構成與構象分析理論的建立分不開。

組成式、分子式、結構式、構型式、構象式等,是以元素符號為基礎借助於數學標誌符號和價鍵符號構成的複合符號或符號體係,我們從符號學的觀點可以將這些複合符號或符號體係分別稱為組成符號、分子符號、結構符號、構型符號和構象符號,這樣,我們就得到了從元素符號到構象符號的一個化學符號序列。這個序列是從簡單到複雜的序列,從構成上和認識次序上,都是從簡單到複雜發展的。從構成上看,組成符號比元素符號複雜,結構符號比組成符號複雜;從認識次序上看,先建立組成符號,繼之才能建立分子符號,再進一步才能建立結構符號、構型符號、構象符號。

從元素符號到構象符號,符號的形,從抽象發展為具體,而且越來越具體:元素符號僅僅是字母符號,單一的字母或兩個字母的組合,如H、N、O、C、Ag、Au等,無論是單一字母還是字母的組合,都是一個符號單元,它們是不可分的,元素符號的形就是由元素字母符號的形式表現出來的,或者可以說是由字母的筆劃表現出來的,組成符號至少由兩個元素符號構成,出現了符號關係,分子符號增加了標誌符號,即數字標碼,形成了分子的形象;結構符號、構型符號和構象符號,增加了價鍵符號,並在此基礎上,顯示了平麵形象和立體形象,這樣的形,已經具有了象形的性質。

從元素符號到構象符號,符號的義,從貧乏發展為豐富,而且越來越豐富:一個元素符號僅僅標誌一種元素;組成符號則標誌一種化合物的成分;分子符號表達出分子的原子的量的組成;結構符號表達出分子中原子之間的相互作用和相互關係;構型符號進一步表達出分子的空間關係;構象符號不僅表達出空間關係,而且還表達出分子內原子位置的變動。

分子符號和分子符號,輔以其他標誌符號(→或=,↑或↓等),構成反應方程式,簡稱反應式。從符號學的觀點看,化學反應式是化學反應符號,它是由分子符號、元素符號和其他標誌符號構成的複雜的符號體係;反應符號使化學反應得以符號化、公式化,反應符號是化學反應的表達形式。反應符號同樣有形和義,是形和義的統一,其形複雜,其義豐富,它涵蓋著深刻的化學內容。

化學符號的分類,依據不同原則,可以有不同分法。依據化學符號的特點,可分為元素符號和非元素符號,非元素符號可稱為標誌符號,係指除元素符號以外的一些標記記號,如“+”、“-”、“—”、“∶”、“↑”、“↓”、“→”、“=”等。有些標記符號依據組合情況的不同表示的意思也不同,例如,“+”號,寫在元素符號右上角,表示帶正電荷,從而與元素符號一起成為陽離子的標誌符號,在反應式中寫在反應物和反應物之間,產物和產物之間,表示什麼物質與什麼物質發生化學反應,生成了什麼產物和什麼產物,或者在反應式中與熱量寫在一起,又能表示化學反應中的放熱效應。標誌符號不能單獨使用,隻能與元素符號、組成符號等結合起來使用,而元素符號則可以獨立應用,元素符號與標誌符號相結合,可以演生出形形色色的複合符號,構成組成符號、分子符號、結構符號、構型符號等複雜的化學符號係統。由此看來,依據構成原則對化學符號的分類,可分為元素符號、組成符號等類型,是以前一種分類(分為元素符號和標誌符號)為基礎的。無論怎樣分類,元素符號都是化學中的基本符號,以元素符號為基礎,加上標誌符號,依據特定的“語法”,形成或組合成化學符號的各種形式,構成整個化學符號係統。

3.化學符號的特點和功能

化學符號與科學符號和符號有共性,化學符號作為科學符號中的一種形式,它具有科學符號所具有的特征,如約定性和規範性,簡單性和國際通用性等。這裏所說的約定性和規範性,係指化學符號和科學符號都是約定俗成的,是人為設定的,無論是形和義都是如此;但是,經過實際應用和曆史發展,一旦約定下來,就成為化學界和科學界共同遵循和使用的,成了規範。簡單性係指科學符號的要素要盡可能簡單,否則難以普遍采用;同時,又為國際通用的,這就是國際性。這些都是科學符號所具有的特征。一般符號也是約定俗成的,也具有一定規範性,同時也具有簡單性,但是,有些符號可能是一個國家通用的,未必是國際通用的,在這個曆史時期是通用的,在另一個曆史時期未必是通用的。

化學符號與科學符號和符號相比較,還有其特點。化學符號的特點是與化學元素符號是化學中的基本符號這一點密切聯係在一起的。化學元素符號是從元素的拉丁文名稱轉化而來的,也就是由其首位字母或加上第二個字母而構成的。元素符號與元素的拉丁名稱相聯係,這一點使它既具有人為性,即人為規定的,又在很大程度上減少了任意性,增加了確定性。化學元素符號不像其他科學中的一些符號那樣,某個符號在此範圍內表示這個概念,在彼範圍內表示那個概念,化學元素符號自規定之日起,就被確定下來了,C表示碳元素,H表示氫元素,N表示氮元素,……雖然有個別元素符號,如H,在化學中表示氫,在數學中表示哈密頓算符,在熱力學或化學熱力學中表示熱焓,但是,這隻是個別現象,而且在化學範圍內,更準確地說,在化學元素範圍內,H表示氫是確定的,化學家這樣看,其他科學家也這樣看。在物理學中,情況要比在化學中複雜一些。例如,m是質量的符號,又是米的(長度單位)符號;I是電流符號,又是衝量符號;A是安培(電流單位)的符號,又是放射性活度的符號,如此等等。誠然,這些情況並不違背符號的單義性,因為它們各自是在不同範圍內使用的,而且結合上下文人們不難判斷出某個符號代表什麼。但是,在物理學這同一門科學中,一個符號在這個範圍內標記這個,在那個範圍內標記那個,畢竟出現了複雜性。正因如此,在一些學科中,常常在具體敘述科學內容以前,先要規定各種符號的用法。在化學中,化學元素符號沒有這個問題,用不著特殊的規定。這是化學符號的第一個特點。