Химию часто называют центральной наукой из-за ее роли в соединении физических наук , [1] которые включают химию, с науками о жизни , фармацевтическими науками и прикладными науками , такими как медицина и инженерия . Природа этой связи — одна из главных тем философии химии и наукометрии . Эта фраза стала популяризирована благодаря ее использованию в учебнике Теодора Л. Брауна и Х. Юджина Лемэя под названием « Химия: центральная наука» , который был впервые опубликован в 1977 году, а пятнадцатое издание опубликовано в 2021 году. [2]
Центральную роль химии можно увидеть в систематической и иерархической классификации наук Огюста Конта . Каждая дисциплина обеспечивает более общую структуру для области, которой она предшествует ( математика → астрономия → физика → химия → биология → социальные науки ). [3] Балабан и Кляйн совсем недавно предложили диаграмму, показывающую частичное упорядочение наук, в которой можно утверждать, что химия является «центральной наукой», поскольку она обеспечивает значительную степень разветвления. [4] При формировании этих связей низшее поле не может быть полностью сведено к высшим. Признано, что в низших областях науки возникают новые идеи и концепции, которых нет в высших областях науки.
Таким образом, химия построена на понимании законов физики, которые управляют такими частицами, как атомы , протоны , нейтроны , электроны , термодинамика и т. д., хотя было показано, что она не «полностью «сведена» к квантовой механике ». [5] [6] Такие концепции, как периодичность элементов и химические связи в химии, возникают в том смысле, что они представляют собой нечто большее, чем основные силы, определенные физикой .
Точно так же биологию нельзя полностью свести к химии, хотя механизмы, отвечающие за жизнь, состоят из молекул . [7] Например, механизм эволюции можно описать с точки зрения химии, понимая, что это мутация порядка генетических пар оснований в ДНК организма. Однако химия не может полностью описать этот процесс, поскольку она не содержит таких понятий, как естественный отбор , которые отвечают за движущую силу эволюции. Химия имеет фундаментальное значение для биологии, поскольку она обеспечивает методологию изучения и понимания молекул, из которых состоят клетки.
Связи, создаваемые химией, формируются через различные субдисциплины, в которых используются концепции из нескольких научных дисциплин. Химия и физика необходимы в областях физической химии , ядерной химии и теоретической химии . Химия и биология пересекаются в областях биохимии , медицинской химии , молекулярной биологии , химической биологии , молекулярной генетики и иммунохимии . Химия и науки о Земле пересекаются в таких областях, как геохимия и гидрология .