呼吁客觀公正認(rèn)識(shí)化學(xué)
2011-02-14 來(lái)源:科學(xué)時(shí)報(bào)
問(wèn)題是,面對(duì)公眾、面對(duì)年輕一代的是一線教師和一線科研人員,甚至就是正在專業(yè)成長(zhǎng)中的研究生,這個(gè)群體的學(xué)科認(rèn)識(shí)水平和學(xué)科態(tài)度更能影響社會(huì)對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)、對(duì)化學(xué)的理解。因此,為了人類、為了社會(huì)、為了對(duì)學(xué)科負(fù)責(zé),當(dāng)今的一線化學(xué)工作者有責(zé)任了解化學(xué)學(xué)科的過(guò)去、化學(xué)學(xué)科的發(fā)展、化學(xué)學(xué)科的走向,從而增強(qiáng)學(xué)科責(zé)任感,增加學(xué)科自信心,以自身的感受和言行影響社會(huì)、影響公眾。
稍懂一點(diǎn)科學(xué)史的人都知道,作為一門獨(dú)立學(xué)科,化學(xué)誕生于17世紀(jì)后半葉。經(jīng)過(guò)幾百年的發(fā)展,化學(xué)逐漸走向成熟;瘜W(xué)研究的對(duì)象不斷拓寬,化學(xué)研究的內(nèi)容日益豐富,化學(xué)能夠動(dòng)用的研究手段日漸多樣。與之相應(yīng),化學(xué)的概念也在不斷演變。概括來(lái)講,20世紀(jì)以前,化學(xué)被定義為“研究物質(zhì)本性及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的科學(xué)”。
不過(guò),應(yīng)當(dāng)注意,那個(gè)時(shí)候人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)本性的理解還是非常膚淺、非常低幼的,并不包含今天我們所了解的許多內(nèi)容。例如,直到20世紀(jì)初原子結(jié)構(gòu)模型提出和放射性發(fā)現(xiàn)之后,人們才認(rèn)識(shí)到物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的復(fù)雜性。至此,化學(xué)家才將自己研究的內(nèi)容開(kāi)始局限在核外電子運(yùn)動(dòng)層面,而且要求這種運(yùn)動(dòng)的外部條件不能遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。這樣,化學(xué)就獲得了一個(gè)幾乎延續(xù)到今天的定義,即:化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì),以及物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的科學(xué)。不過(guò)還要強(qiáng)調(diào)的是,這里所說(shuō)的物質(zhì)僅僅是指由原子、分子所組成的狹義的物質(zhì),而不包括核內(nèi)物質(zhì)和等離子體等物質(zhì)和物質(zhì)形態(tài)。
當(dāng)然,今天的情況又發(fā)生了變化,化學(xué)的研究?jī)?nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了上述狹義的物質(zhì)范疇,等離子體化學(xué)、天體化學(xué)、核化學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代化學(xué)的重要組成部分。
由此可見(jiàn),化學(xué)學(xué)科自誕生之日起就一直處在不斷發(fā)展變化之中,以至于在美國(guó)化學(xué)會(huì)第215屆年會(huì)上,與會(huì)人員提出以M打頭的6個(gè)單詞或短語(yǔ)來(lái)定義化學(xué):Molecules,Materials,and Matter;Make it,Measure it,and Model it。很顯然,前3個(gè)單詞是講化學(xué)研究的對(duì)象,即化學(xué)不但研究分子和一般概念上的材料,還要研究無(wú)所不包的物質(zhì);后3個(gè)詞組是指制備、測(cè)量和模擬。
在此,需要特別注意的是,之所以用“Make”而不用化學(xué)工作者常見(jiàn)的“Synthesis”,主要原因是化學(xué)學(xué)科發(fā)展到今天,合成只是化學(xué)工作者創(chuàng)造新物質(zhì)的一種途徑,借助超分子化學(xué)原理,通過(guò)組裝單元之間的非化學(xué)鍵作用形成有序聚集體和結(jié)構(gòu)構(gòu)成了化學(xué)工作者創(chuàng)造新物質(zhì)的另一條途徑。因此,當(dāng)今化學(xué)學(xué)科創(chuàng)造新物質(zhì)以“合成+組裝”為特征,而不僅僅局限于合成。同樣,定義中使用了“Measure”而不是常見(jiàn)的“Analysis”,原因同樣是“分析”的內(nèi)容大大拓展了,不再局限于原來(lái)的定性、定量、波譜和衍射分析了,依靠各種觀察手段進(jìn)行的形貌分析變得愈來(lái)愈重要了!癕odel it”是化學(xué)工作者借助數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展成就而發(fā)展起來(lái)的一套新的化學(xué)研究手段,即模擬和仿真研究。
不難看出,這一定義盡管不怎么符合常規(guī)概念敘述辦法,但確實(shí)比較完整地反映了化學(xué)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀。
事實(shí)上,針對(duì)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展,還有人將化學(xué)定義為“研究生命和非生命物質(zhì)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的科學(xué)”,也有將化學(xué)定義為“研究信息的分子儲(chǔ)存和超分子加工的科學(xué)”。盡管這些定義還遠(yuǎn)未被科學(xué)界接受,但確實(shí)不無(wú)道理。最近,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、超分子化學(xué)之父Lehn在對(duì)化學(xué)學(xué)科歷史發(fā)展和化學(xué)進(jìn)化現(xiàn)象深入分析的基礎(chǔ)上,又提出了動(dòng)態(tài)建構(gòu)化學(xué)(Constitutional Dynamic Chemistry)和適應(yīng)性化學(xué)(Adaptive Chemistry)概念,以期強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科內(nèi)容的動(dòng)態(tài)性和化學(xué)學(xué)科對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的不斷窮盡特點(diǎn)?梢哉f(shuō),化學(xué)概念的不斷發(fā)展部分反映了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展活力。
今年是百年一遇的國(guó)際化學(xué)年,化學(xué)工作者應(yīng)該像《自然》雜志編輯所建議的那樣,承擔(dān)起學(xué)科的公共責(zé)任,借此機(jī)會(huì)宣傳學(xué)科,宣傳化學(xué)對(duì)其他眾多學(xué)科的支撐作用,讓公眾了解“化學(xué)就是未來(lái),沒(méi)有化學(xué)就沒(méi)有未來(lái)”、“化學(xué)不能代替一切,但沒(méi)有化學(xué)肯定沒(méi)有一切”這些基本的道理。
人類社會(huì)發(fā)展到今天,正面臨資源日漸枯竭、能源供應(yīng)日漸不足、環(huán)境品質(zhì)日漸蛻變等前所未有的困難,在解決人類社會(huì)發(fā)展面臨的這些根本性問(wèn)題過(guò)程中,任何學(xué)科都無(wú)法替代化學(xué)學(xué)科的作用。我們有充分理由相信,化學(xué)的明天一定會(huì)更加美好。
(作者 房喻 系陜西師范大學(xué)校長(zhǎng)、材料與科學(xué)學(xué)院教授)
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