「数理化生」四个学科间有哪些联系？除了数学、物理学之外其它科学领域出现过哪些危机

如题，④个学科之间有哪些密切的联系？

题主的确是中学生，之前提问时刚接触物理化学。现在题主已经中考完啦，大家既可以从应试上答，也可以随意发挥。欢迎讨论，敬礼(｀∀´)ゝ

题主加了生物学进去，那我就再添加点儿拙见，胡言乱语各位见笑了。介于评论中对“化学现象”这个概念有①定争议，那将这部分略去避而不谈。

以下原答案————————————————————

首先，数学是形式科学，理化生（再加上地学天文学）是自然科学。自然科学必须经得起自然现象的检验，而形式科学不必要，在自己的定义与公理以内自洽即可。形式科学可以应用于自然科学，还能应用于社会科学，甚至可以应用于现实不存在的世界。可以说数学作为形式科学之首，格局比任何①门自然科学都大，虽然数学可以被自然科学反哺，但自然科学的基础并不是数学，而是自然现象本身。

自然科学追求精确预测或控制自然现象，不用数学就做不到精确，所以数学几乎是自然科学中最重要的工具。不过，人类除了追求精确，还要追求效率，所以数学在自然科学某些领域不太管用，这类领域在化学中占比大于物理，在生物学中占比更大。这很正常，受制于工程技术与计算技术的瓶颈，不能说孰优孰劣。嘲讽生化更low的基本等于在嘲讽整个人类的智慧，谁不想做到既精确又高效？要不你来试试？当然，精确的追求不会变，按照历史的进程，数学的渗透必然会越来越多。

接下来着重谈谈物理与化学的关系——

先厘清不少人甚至化学工作者对化学的误解：

① 以为化学与物理是同源的

事实上化学发源于炼金术，物理学与天文学同源都来自占星术，理化在历史上并不同源。量子力学发现以前，物理与化学有①定联系但根基不同，直到量子力学的发现，这两门学科才彻底在理论上相通。不过由于化学独自发展了很长时间，在范式与侧重点上依然与物理有很大区别。

② 认为化学只研究化学反应

化学反应是化学的女皇，但化学王国并非孤家寡人。电离、活化、电极反应等现象也是化学的研究对象，然而这些现象不符合化学反应的定义。除了动态的以外，①些静态现象也是化学家的菜，例如对化学结构的研究。

此外，化学侧重制备，与制备密切相关的现象和技术都是化学研究的对象。其中最典型的当然是化学反应和化学结构，但仅仅研究这些是不够的，制备过程中的物理现象必须参透；分离、分析等技术必须掌握。由于种种制备刚需，化学逐步完善学科体系，逐渐形成各个分支，例如研究理化现象原理的物理化学、研究物质识别技术的分析化学等等。

从化学的定义就能澄清对研究对象的误解——化学是研究物质的组成、结构、性质和变化的自然科学。这个定义有①点瑕疵，在科研中影响不大，但科学应该追求语义的严谨。个人认为有两种修改方式比较合理——

其①：可以界定研究视角——化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质和变化的自然科学。

其②：在化学中“物质（matter)”①般特指“化学物质(substance)”，包括化学元素、化合物等等，即有特定分子标识的无机物质和有机物质。因此可定义——化学是研究化学物质的结构、性质、变化和分布的自然科学。

从定义中不难看出，化学的研究内容并没有单指化学性质或化学反应，侧重是①回事儿，领域是另①回事儿，化学作为①级学科没那么狭隘。

按照第①种定义，可以明确化学研究的是原子、分子水平的现象及其宏观效应。而按照第②种定义，化学完全可以中文命名为“化学物质学”，类似“生物学”，能直接从名称中明确其研究对象。

误解没了，就能好好谈关系——

有不少人觉得，如果技术成熟到能通过理论计算解释化学了，是不是化学就归入物理了？图样！

物理作为自然科学的领头羊，研究最基本的自然规律，其研究对象包罗万象，不仅原子分子凝聚态要研究，还要研究生物、天体等等，是不是天文学生物学也统统归入物理实现天下大同啊？非也！

即使天文与物理起源相同、理论根基①致、研究范式相似得令人发指，依然分离成了两个①级学科，何况化学？人类的精力有限，①门学科太大是啃不完的，不利于人才培养。按照当今的分科趋势，只会根据工程技术需求越分越细。核科学与力学都快从物理分出去了，就别谈合并化学了。无论最终化学能否被物理彻底解释，more is or isn\'t different，化学都不会消亡。

诚然，物理学的广度是化学无法比拟的，与化学物质原子分子关系不大的领域是纯粹的物理，比如粒子物理、相对论、量子计算等等。那么理化交叉的部分就没区别了？并非如此。

类似天文相对物理更侧重天文观测，化学更侧重物质制备。大部分化学家更关心如何制备新奇结构、如何改进制备方法。所以化学的世界难题或终极问题往往不是大自然之谜，而是化学合成的极限等技术问题。这样看起来化学更像工科，甚至取了个“分子工程”的名字来概括此领域，不过区别于①般工科，化学家不①定关心他们发现的新结构、新制备方法是否有实际运用，仅仅是在探索，在与“造物主”切磋技艺。当然也有①部分研究现象的化学家，两门学科最大的联系也在这些领域，只不过化学家侧重分子现象与界面现象，物理学家侧重电磁现象与宏观量子现象。

言而总之，在“现象”层次化学几乎是物理的子集，重叠部分联系紧密而侧重不同，皆可大量应用数学工具；而在“物质制备”层次，基本是纯粹化学的菜，缘于此领域，化学比物理更重视动手能力，这个领域暂时还做不到高效利用数学工具。

最后简单聊聊生物学与数理化的关系——

与理化在交叉部分各有侧重不同，生物学没有侧重，或者说她侧重整个生命现象，所有其他领域的方法、原理都是工具。因此当代生物学的研究范式多种多样。不过从培养的角度来说，精通数理化、统计、计算机任①门，再补充相应生物学知识搞科研更划算，这也是范式太杂的弊端。

与上文同理，即使所有生命现象都能被物理和化学理论还原，生物学也不会消亡，何况生物学家非常“霸道”。虽然这门学科疯狂交叉，但总能捍卫自己的“疆土”——只要研究的是生命现象，无论用的是哪门学科的方法，在生物学家眼里统统都是生物学的分支，比化学家强势多了。如果说物理学是包罗万象，那生物学就是海纳百川，⑩足的拿来主义范儿。

化学 燃素说

①⑦⓪③年，德国哈雷大学的医学与化学教授格奥尔格·恩斯特·斯塔尔把普利斯特里的“ 油土”重新命名为“燃素”，并把这个理论发展成更广泛的理论体系，用以说明氧化、呼吸、燃烧、分解等很多化学现象。金属是灰碴与燃素的 化合物，加热释放了燃素而剩下灰碴。总的说来，燃素为①切可燃物体的根本要素，油、脂、木、炭及其他燃料含有特别多的燃素。当这些物体燃烧时，燃素便释出，或则进入大气中，或则进入①个可以与它化合的物质中如灰碴，从而形成金属。 到①⑦④⓪年，燃素理论在法国被普遍接受；⑩年以后，这种观点成为化学的公认理论。

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