化学时空的本质

时间是物质的持续性，空间是物质的广延性。化学中的时间就是化学物质运动过程（从反应物到产物）的持续性。化学中的空间就是化学物质运动过程（从反应物到产物）的广延性。现代化学表明，在大多数情况下化学过程不是把产生反应的物质直接变成产物，而是按照一定的顺序分成若干个相互衔接的阶段，也就是说，化学过程乃是由不同质的不同持续时间的一些阶段的总和构成的。这种过程本身具有自己的、特殊的时空规律，把整理好的化学过程展示出来——这就是它的时空结构。化学中的时间与空间依赖于化学物质及其运动，不同的化学物质和不同的化学反应过程具有不同的化学时间与空间。反之，空间和时间因素对化学反应过程又具有重要的影响作用。空间因素列入反应过程，反映着不同的化学物质在不同的化学过程中具有不同的分子几何构型、化学键的长度和方向以及不同的“空间效应”。所谓空间效应是指化学物质或原子团的几何大小对化学现象产生的种种影响。而化学反应也深刻地依赖化学键结构和空间效应。
     例如在有机化学中，化学反应的准确描述取决于三个空间特征：结构、配置和共型。分子结构的特征在于包括分子内的原子数目及其结合方式；配置是化学键的空间布置；共型是分子中那些并无联系的结构部分的相互作用。在“化学键”和“空间效应”的概念中可以看出空间关系对上述各方面的重要影响。这两个概念反映了反应进行的速度或分子反应能力依赖于分子的结构、配置和共型的状况。时间因素列入化学反应过程，反映了不同的化学物质在不同的化学反应过程中具有的不同反应历程和反应时间。在化学动力学中引入时间概念，即采用时间单位的概念，可以用来作为计算化学变化的尺度。这样就可以深入揭示在多阶段化学反应中，特别是在过渡态理论中化学变化的发生参数和时间参数的作用。化学过程中的空间和时间的本质，是化学物质的排斥和吸引的相互作用。“一切化学过程都归结为化学的吸引与排斥过程。”①化学的吸引与排斥是化学运动的基本矛盾。它决定了化学过程中的时空概念。
     我们可以这样设想，如果物质在化学反应过程中只有吸引作用而无排斥作用，则化学物质就会变成一个点而不再具有广延性和持性续，也就不会再具有化学物质结构和化学反应的持续过程，从而也就没有化学的时空可言。我们还可以这样设想，如果物质的化学过程只有排斥作用，化学物质就会变成虚无而不再具有物质的广延性和持续性，也就不会再具有化学物质的结构和化学反应的持续过程，从而也就没有化学的时空可言。由此可见，如果没有化学的吸引和排斥的相互作用，化学物质也就不会有时空存在形式。正是由于化学物质的吸引和排斥的本性，及其相互关系的不断改变，化学过程才具有化学时空存在形式，才有化学时空存在状态的不断变化，并使化学反应丰富多采。化学的排斥和吸引是化学运动的基本矛盾。这一基本矛盾决定着化学反应过程，同时也决定着化学时空的存在形式，即化学的排斥和吸引是化学时空的本质。在研究物质化学转变过程中，时间或速度是一个很重要的因素。这就决定了时间概念在化学中特别是在化学动力学中占有的重要地位。因而，在这里有必要探讨一下化学中时间的特点。主要是探讨一下化学时间的方向性在不同的化学过程中所反映出的不同特点。