彭硯淼+宋文芳

何謂化學？化學何為？

中國科學院院士黎樂民用一句話歸納道：

“化學是研究化學物質(zhì)變化規(guī)律的科學，其目的是掌握變化規(guī)律，利用來創(chuàng)造社會物質(zhì)財富，保障大眾生命健康?！?/p>

黎樂民早年從事核燃料絡(luò)合物化學和萃取化學研究，后因情況變化改變研究方向，從事量子化學和理論無機化學研究。投身祖國化學事業(yè)半個多世紀，在黎樂民看來，化學是深受社會關(guān)注的科學，化學研究不是簡單的個人愛好，歸根結(jié)底是為了滿足社會的需求。概括而言，化學家研究的最終目的有兩個：一是為了創(chuàng)造社會物質(zhì)財富，二是保障大眾生命健康，兩者都是為了改善人類生存環(huán)境，推動社會發(fā)展進步。

化學研究的目的與人類社會的發(fā)展息息相關(guān)?；瘜W研究的起源可上溯到古代煉丹術(shù)和煉金術(shù)。據(jù)歷史記載，從我國戰(zhàn)國時期開始，為了獲取象征永生的丹藥和象征財富的黃金，國內(nèi)外煉丹家和煉金術(shù)士們開始了早期的化學實驗。煉丹術(shù)的期望是煉出“不死之藥”，服之可以包治百病、長生不老；煉金術(shù)則尋找“哲人石”，利用來點石成金，希望把石頭或其他物料“變成”黃金，就是把“低廉”原料轉(zhuǎn)變成“昂貴”物品，創(chuàng)造物質(zhì)財富。這些嘗試，標示了人類開始為保持生命健康與創(chuàng)造物質(zhì)財富的探索軌跡。雖然煉丹術(shù)和煉金術(shù)活動受時代認識水平的局限沒有直接發(fā)展成為現(xiàn)在的化學科學，其主觀追求的目標卻是一脈相承的，所以可以視之為化學的原始形式或者化學的雛形。

化學之所以名為化學，“變化”是它的根本內(nèi)涵?；瘜W的英文字根包含著阿拉伯文中“不可捉摸、奇怪、變化莫測”的意思。黎樂民認為，老一輩人之所以用“化學”二字作為這門學科的中文譯名，是為凸顯它“變化的科學”的內(nèi)涵，因為化學的中心內(nèi)容是研究化學物質(zhì)變化的規(guī)律。為什么要強調(diào)是化學物質(zhì)？物質(zhì)的概念有哲學范疇的定義，有物理學上的定義，也有化學上的定義；探討由化學元素組成的各種各樣形態(tài)物質(zhì)的變化規(guī)律，限于在化學領(lǐng)域內(nèi)，例如不包括原子核的變化規(guī)律，那屬于核物理學的范疇。

化學研究活動，從本質(zhì)上說是以人為本的。作為科學本身，化學研究規(guī)律，而研究規(guī)律的目的則是為了掌握規(guī)律以后，利用對規(guī)律的深刻認識，達到為社會創(chuàng)造物質(zhì)財富和保障人類健康的目的，總體目標是不斷改善人類生存環(huán)境，保證生活更美好，生命更健康，一切是以人為中心的?，F(xiàn)在很多學者強調(diào)做基礎(chǔ)科學研究不要講目的，黎樂民對此觀點不完全贊同。他認為，誠然，任何搞科學的人都要對他研究的事物有濃厚興趣，但是不能僅僅強調(diào)興趣，因為從社會層面來講，科學活動本質(zhì)上是一種社會化事業(yè)，是必須做到以人為本、以人為中心的，且不說現(xiàn)代科學活動需要社會很多甚至是極大的投入了。

從理解化學變化本質(zhì)的角度看，化學是相對成熟了。但從化學要達到的目的角度看，化學這門學科還遠遠不夠成熟，而且只要人類還存在就永遠不會有完全成熟的一天?；瘜W正式成為現(xiàn)代科學，是在十八世紀。為什么分界在這個時間點？因為現(xiàn)代化學學科是建立在確認元素、原子、分子等是客觀存在的基礎(chǔ)上的。天然存在的幾十種元素是客觀存在的，是可以通過實驗?zāi)玫綄嶋H的純物質(zhì)的?；瘜W科學建立在反映客觀實際的基礎(chǔ)之上，而不是像煉丹術(shù)和煉金術(shù)那樣以想象中的構(gòu)成世界萬物的本源物質(zhì)“金木水火土”或者“水土火氣”等為“理論”基礎(chǔ)，臆測實驗，穿鑿附會。十八世紀，1772至1777年間，拉瓦錫用定量化學實驗證實了燃燒的本質(zhì)是物質(zhì)與氧元素的化合作用，而不是虛構(gòu)的“燃素”的參與，提出燃燒的氧化學說，開創(chuàng)了通過實驗定量研究實際化學物質(zhì)變化規(guī)律的新時期，使化學沿著正確的軌道發(fā)展。此后幾百年，經(jīng)過眾多化學家們的研究和努力，化學學科發(fā)展到現(xiàn)在，人們已經(jīng)清楚認識和準確掌握很多基本化學變化規(guī)律了。從這個意義上講，化學是一門成熟的科學。這種成熟表現(xiàn)為人們不再把化學變化看得那么神秘，那么不可捉摸，而是原則上肯定所有化學變化都是可以理解的，可以徹底弄清楚的。但如果認為化學已經(jīng)很成熟了，也不確切。因為化學的目的在于創(chuàng)造物質(zhì)財富，守護人類健康。與物理研究注重矛盾的普遍性、重視發(fā)現(xiàn)基本規(guī)律相比，化學研究更偏重于掌握并利用矛盾的特殊性?；瘜W物質(zhì)的特殊性是無窮無盡的，而且人類進步的要求是“得寸進尺”、不斷提高的。比如現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的除草劑“草甘膦”，具有殺草譜廣、對環(huán)境無污染的特點，開始使用時認為非常理想。但使用較長一段時間后，導致出現(xiàn)抗藥性極強的“超級雜草”，并且發(fā)現(xiàn)它可能是致癌物質(zhì)。化學家就要針對出現(xiàn)的問題研發(fā)出新一代更高效、低毒、低殘留、無污染的除草劑。在研發(fā)給人類治病的藥、供人類使用的各種材料等方面，類似的產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的例子不勝枚舉。這就是化學研究的“個性”特征，研究目的常常是很具體的。黎樂民認為，在把握物質(zhì)的具體特性及其變化規(guī)律層面，化學遠遠沒有成熟，也永遠不會成熟。因為人類追求物質(zhì)財富，追求健康，永遠不會停止，矛盾也在不停變化，提出的問題有著特殊性，研究就得不停地往前走。

化學工業(yè)是化學研究成果的工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，我國2014年與化工過程相關(guān)產(chǎn)業(yè)貢獻GDP的20%以上，高居第一位。美國化工過程產(chǎn)業(yè)占的比重也很高，在出口產(chǎn)品中位列前茅?？梢哉f，“沒有化學研究成果，就沒有現(xiàn)代物質(zhì)文明。”但化學對社會的貢獻總是被歸功到別的產(chǎn)業(yè)上，諸如能源工業(yè)、石油化工、制藥工業(yè)、化肥農(nóng)藥、金屬冶煉、玻璃陶瓷、紡織原材料、國防裝備材料（例如高能推進劑、隱身材料、高爆炸藥）等，而這些產(chǎn)業(yè)都是化學研究成果的工業(yè)化。

可以肯定地說，社會的發(fā)展，工業(yè)的進步，化學做出的貢獻是基石性的，國民經(jīng)濟中占相當比重的產(chǎn)業(yè)都是以化學研究成果為基礎(chǔ)。化學研究成果經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，供給社會需求。我們每個人的生活中，方方面面都離不開化工產(chǎn)業(yè)。比如說石油資源利用問題，看起來跟化學沒有關(guān)系，實際上解決其中的化學問題很關(guān)鍵。石油開采出來，如果只是簡單分餾，能得到的輕質(zhì)油較少，原油利用效率較低。后來經(jīng)過化學研究，利用高溫催化裂化反應(yīng)，將石油中的重質(zhì)油成分裂化，可以將汽油和柴油的產(chǎn)出大幅度提高，而且油品質(zhì)量顯著提高。事實上現(xiàn)在國內(nèi)市場銷售的汽油中約80%、柴油中約40%是通過催化裂化生產(chǎn)出來的。改變反應(yīng)條件，也可以通過催化裂解生產(chǎn)出小分子碳氫化合物，例如乙烯、丙烯等，用作有機化工的基礎(chǔ)原料。這就極大地提高了石油資源的利用率，如果沒有化學研究發(fā)揮的作用，石油資源利用率低就成大問題了。再以紡織業(yè)為例，在現(xiàn)代紡織業(yè)的原材料中，化學纖維占據(jù)重要地位，極大地滿足了人類的衣著需求，這是眾所周知的事實。即使原材料本身取材自天然，但是經(jīng)過化學加工后，品質(zhì)可以得到極大提高，比如漂白可使產(chǎn)品潔白如雪，染色則能得到色彩絢麗而且不會褪色的產(chǎn)品。實際上，與人類衣食住行相關(guān)的大部分產(chǎn)業(yè)都跟化學有直接或者間接的密切關(guān)系。例如，保證人類基本生存條件的糧食生產(chǎn)，根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，化肥在對農(nóng)作物增產(chǎn)的總份額中約占40%至60%，也就是說，如果沒有以化學研究成果為基礎(chǔ)的化肥工業(yè)，現(xiàn)在人類缺糧將達到40%以上，就會有三分之一以上的人要餓死。