化学家想知道什么

下一页 1 2 3 ——什么是化学学科的大问题 1 问题的提出

世界著名学术期刊Nature的顾问编委员Philip Ball在对多位世界著名化学家就什么是化学学科的大问题进行专题访谈后，撰写了题为“化学家想知道什么(What chemists want to know)的专论[1]”。设问的中心议题是：化学在绝大多数科学技术领域中已经成为具有关键作用的学科组成之一，是否意味着它将被视为仅仅是一种得心应手的“工具？”或者说它仍然有着自身的主要化学问题等待着继续深入和突破？该文发表在2019年8月3日出版的Nature上[Nature 442, 3 August(2019)50-52]。所谈及的问题和学者们的真知灼见，对于化学学科的建设、发展以及化学教育的改革都有参考价值。

人们所以关注这个问题，起因很多，主要可以归结为以下两个方面，一个是有志于就读大学化学专业的优秀学生生源出现持续下降的趋势，迫使国外多所院校的化学系改变名称，或者缩小招生规模；另一方面，化学家在配合其他领域的发展方面，存在着过分关注具有强烈应用背景的课题的倾向。在融入其他学科或相关技术领域的过程中，呈现出化学的基础科学面貌变得模糊不清的问题。而和化学同为基础学科的物理学和生物学，在积极参与相关先进科学技术的前期研

第 1 页

究、发明或开发的同时，对本学科中的大问题的研究热情却一直有增无减。例如物理学家始终热衷于诸如宇宙起源、以及从原子到天体的整个尺度范围内的空间、时间和物质是由什么来控制的等问题；又如生物学家在试图通过DNA的解码、以及如何支配蛋白质的结构和相互作用来回答Erwin Schroedinger提出的“什么是生命”的问题等。面对公众对化学的日益漠视，甚至认为化学作为一门基础学科的时代已经结束等误解，化学界必须正视并认真回答这个问题，也就是作为三大基础科学之一的化学，还是一门富有生命力的基础学科吗？它的大问题又是什么呢？

此外，近年来人类社会一直受到能源、资源和环境等问题的严重困扰，其中，涉及人们日常生活的各个方面的环境问题，不仅关系到人类社会的持续发展，而且直接影响到人体的健康和寿命的长短，更是日益受到社会的普遍关注。尽管环境问题的产生和作为自然科学之一的化学并无直接的关系，但是由于人们在谈及污染问题时，多以污染物的存在和危害性为依据(例如上个世纪70年代发现的与臭氧空洞生成有关的氟里昂和近日由有毒奶粉引出的三聚氰胺事件)，自然会联想到与研究和合成物质密切相关的化学，当人们不能严格分清化学学科和包含着化学过程的物质生产过程之间的差别时，把环境污染问题更多地归因于化学，应当是一种可以理解的误解。从污染物的源头来看，它可能是人工合成的，也

第 2 页

可能是原来就存在于自然界的，即所谓“纯天然的”。它们的发现、分离、分析和化学合成工作属于经典的化学工作。化学家从物质组成、结构和变化等方面帮助人们认识了它们，并且学会了利用现有的物质作为原材料合成它们和新的物质，或通过化学修饰以改善它们的性能和某些功能，以及发现或发明能够对抗某些有毒或有害物质和病虫害的药物等。通过化学家们几百年的工作，人类社会所能应用和享用的化学物质日益丰富，以科学技术为基础的社会生产力和人类的生活质量也因此得以持续发展。但是必须明确的是：科学技术的应用、社会生产力发展所选择的主要途径、对社会各界需求的物质资源和生活资源的生产和分配等等任务，并不是化学科学的基本任务。所以，依据一切(化学)物质都是化学的研究对象，因而简单地把化学物质的存在等同于化学，即由所谓“处处有化学”推衍出来的“因为我们生活在一个物质世界中，化学不可须臾别离，所以化学是最重要的基础学科”和“因为所有的污染物都是化学物质，所以化学是环境污染的罪魁祸首”两种极端而片面的看法的同时存在，就不足为奇了。

由于对化学的误解一直没有得到彻底的澄清，而且以上两种相互对立的极端观点依然在通过教学、科普活动及大众媒体广为散布，不仅导致所谓厌化学症(chemophobia)的形成，并致使国内外不少高校化学系的招生质量逐年下降(尽管就

第 3 页