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如何走进化学

1999-03-31 来源:中华读书报  我有话说

 在现代生活中,化学是人人都无法回避,无法离开 的。统计资料表明,世界专利发明中,有20%与化学 有关。《走近化学丛书》第一辑,确实可以说是在系统地 进行化学学科普及方面做了一件令人值得称道的好事。 在这套丛书中,有好几本书的作者都在相关的部分 努力表现出一种历史的审视,像古代的炼丹术或炼金 术等内容也出现在几本书中。随着化学的发展,对于化学家们来说,对化学知识 的普及也只能会是更加重要的一项工作。由此来说, 我们自然期待着《走近化学丛书》第二、第三辑能以 更高的质量和速度问世。 

化学是什么?对于一般公众,没有听过化学这两个字的人可能是少数,但能确切地讲出化学是什么,或者,稍许降低一些要求,对化学有一种哪怕是比较模糊的粗略概念的人,恐怕就不会很多了。当然,对于中学生来说,也许在化学课上接触过化学,也许还做过不多的几种化学实验,但要对化学有比较全面、系统的了解,只靠在学校的学习恐怕也还是非常非常不够的。尤其是,在社会上,与像计算机科学等目前很是热门的科学学科相比,化学毕竟显得有些不那么光彩夺目,毕竟显得有些门庭冷落。正如《走近化学丛书》在编者的话中所讲:“化学是这样的一门科学:它为其他学科和新技术的发展提供了必要的物质条件,但在社会对新技术成就的一片赞扬声中,它却甘于默默无闻。”

但另一方面,在现代生活中,化学又是人人都无法回避,无法离开的。统计资料表明,世界专利发明中,有20%与化学有关;发达国家从事研究与开发的科技人员中,化学与化工专家占一半左右;化工企业产品的更新换代依靠化学的进步,而化工产品的产值和出口比例在国民经济中一直保持着领先的地位。这些数据足以表明,化学在社会发展和提高人民生活质量中具有重要的作用。

由此看来,如果人们对于这样一门重要的学科缺少了解,那不能不说是在基本科学知识方面的重大欠缺。而且,经常地,人们对于化学还会有许多的误解。例如,虽然我们每天的生活中都离不开种种的化工产品,而且新的化工产品的数目正在不断增加,甚至改变着我们的生活方式,但在享受着这种现代文明的同时,提到化学,不少人却很容易联想到在现实生活中带来巨大污染的化工厂,因而将许多并不一定要由化学来承担的责任归之于化学,并对化学惟恐避之不及。显然,当家长们为准备高考的孩子们选择志愿时,化学当然地不会是热门的专业。

所有这一切,在很大程度上,是由于人们对于化学究竟是什么,对于化学包括了哪些内容,以及对于化学对人们认识世界具有什么意义不够了解。因此,湖南教育出版社在继前几年出版了很有影响的科普系列丛书《科学家谈物理》和《科学家谈生物》之后,近来又推出了《走近化学丛书》第一辑,确实可以说是在系统地进行科学学科普及方面做了一件值得称道的好事。

与《科学家谈物理》和《科学家谈生物》这两套丛书一样,《走近化学》丛书的撰稿者均为国内化学相关领域中的知名专家学者,而且这套丛书的选题也别具特色,在第一辑中,分别选取了化学史、计算机在化学中的应用、微量元素与健康、电化学、药物化学、元素的起源与合成、古文物中的化学,以及关于碳的漫谈等化学领域或话题作为切入点。这种以化学分支学科与有趣的话题相结合的选题方式,避免了那种纯粹按学科分类将化学切成若干块再分别论述的单调和呆板,以一种更活泼、更亲切的面目,有选择地将化学的知识向读者娓娓道来,使读者更容易在轻松的阅读中接受化学教育。

显然,对于化学发展史的回顾,是这样一套从书不可缺少的部分。《走出混沌———近代化学的历程》一书,即追述了从17世纪到20世纪化学发展的曲折道路。虽然对历史的叙述一般来说要比讲述现成的、系统化的知识更能吸引人,也有可能更为生动,但其实许多标准的历史著作对于普通的读者也仍可能是相当枯燥的。为了避免这种枯燥,此书主要是以问题和故事的方式,以点带面地来勾画近代化学发展的概貌,并在对于讲述历史故事的同时,着重从认识论的角度,剖析化学重要概念、基本理论及重大发现和发明产生的历史背景和重大意义,力图揭示人类科学思想和思维方式发展演化的道路。当然,以这样的方式来写一部化学发展的历史,可能使历史在具有可读性的前提下尽量表现出思想性,但同样风险也存在。主要的问题在于,如何避免国内哲学界长期以来形成了一种定势的以僵化的模式从历史中抽取经验和教训的套路,而且,在像化学史的研究,特别是国外近现代化学史的研究储备仍不很完备的情况下,如何能既保证史实的正确,又能真正深刻地抽象出隐匿在化学发展史背后的思想性内容。应该说,作者是下了很大的功夫和气力的,在国内化学史学术研究积累可能允许的条件下,尽量做到了准确与深刻的统一。

在化学的世界中,碳可以说是一种极为常见的元素。但就这种平凡的元素,也可以讲出精彩的故事来。《点石成金———神奇的碳》一书从中外古代的炼丹术及其谬误和对化学发展的意义谈起,或许是由于作者专业研究领域的关系,更多地是在讲述碳这种神奇的元素在钢铁冶炼史中的作用,说明了为什么在这样的过程中几乎可以将碳比作是历史上所谓“点石成金”的“哲人石”,这可以说是一个非常独特的视角。当然,作者在将叙述的重点放在冶金领域的同时,也没有略过其它有意义的话题,如通过对人造金刚石新工艺和关于碳的最新研究成果--富勒烯化学的萌生过程的介绍,让读者了解到化学是以怎样的方式将碳这种常见的元素化平凡为神奇的。

从许多大众媒体上,我们经常可以看到有关微量元素与生命健康的文章,以致于有时微量元素的问题甚至可以被商家所利用和炒作而作为盈利的手段。但实际上究竟微量元素对于人体的意义是什么,以及人类到底应该怎样科学地合理摄取、吸收有益的微量元素,做到既不缺乏,又不过量,并避免有害元素的掺入,要较为全面、准确地了解这些问题,只凭那些新闻报道式的仓促之作,以及商家出于商业目的而进行的并不科学、有时甚至违反科学的宣传,显然是靠不住的。从元素(尽管是微量元素)这一角度来说,这也正是化学领域中的内容。因此,《平衡生命的砝码———微量元素与健康》一书,正是以科学的、准确的方式对这些内容进行普及性的介绍。由于是在一套化学普及的丛书中进行这种介绍,当然也就会对于像元素的化学形态、结构和生化机制均衡等问题要进行阐述。尤其值得注意的是,此书中关于微量元素的毒性问题的专门论述,对于纠正许多人关于微量元素对人体健康问题的某些误解,可以说是非常有意义的。

关于计算机的话题可以说是当前非常热门的一个话题,由于计算机的逐渐普及,人们对于计算机的一些知识和应用已经不是那么陌生了。但《挑战人脑———计算机在化学中的应用》一书,则是以一个更为专门化的视角,较为系统地介绍了普通人或许并不熟悉的计算机在化学中,包括通过实例来说明计算机怎样帮助化学家来解决仅用传统化学方法难以解决甚至不能解决的问题,以及对计算机的应用对化学发展的重要作用和未来计算机在化学领域中应用的前景的讨论。这对于人们了解像计算机这样重要的现代工具如何在一门具体学科中得到应用,当然是一种非常好、非常有意义的方式。从化学普及的角度来看,此书非常恰当地在强调计算机在化学中应用的重要性的同时,也明确地指出,就化学工作者来说,化学是基础,计算机只是化学家的工具,即使是很有用的工具,但毕竟还只是工具而不是化学本身。因而,对于未来的化学家们来说,化学本身当然是更为根本的。因而,“计算机现在或将来都不可能完全代替化学家的创造性劳动。”

在以往出版的各种科普读物中,对于宇宙大爆炸学说、星际演化过程等的介绍,多是在物理类的书籍中。而在《走近化学丛书》里的《从宇宙大爆炸谈起———元素的起源与合成》一书中,作者也是从化学特有的视角,以元素的起源与合成作为切入点,非常“化学”地介绍了许多在传统上本是更靠近宇宙学和物理学的知识。在这种讨论和介绍当中,体现出了一种学科交叉的思考方式。正如作者所言:“元素起源研究得益于宇宙学、核科学与核技术、化学物理学等一级学科的交叉渗透,同时这一课题的研究也促进了上述学科的发展。”其实,可以注意到,作者在这里对学科交叉性的论述中,就已经在使用“核科学”和“核技术”这样反映当代学科交叉和融合趋势的词汇,而没有使用传统中更常见的像“核物理学”这样的说法。像这样一种既普及了重要的科学知识,又体现出有关当代科学发展大趋势的思想科普著作,当然也是视角很新的重要尝试。

与前面所讲的很类似,《电世界的奇葩———话说电化学》一书所介绍的主体内容,也是本来就作为交叉学科而出现的电化学。说电化学是交叉学科,但又把对电化学的介绍归入《走近化学丛书》而强调其“化学性”,这也是有其道理的,因为“它研究带电界面的性质,凡是和带电界面有关的学科,都和电化学有关,例如表面化学、表面物理、材料学、生物学及相关的工程等。”而且,此书除首先介绍了电化学是一门怎样的科学、电化学热力学和电化学动力学有哪些基本概念和规律之外,与传统的电化学书籍有所不同,它也着重地介绍了电化学在能量转化、能量储藏、人类生存环境的改善、生命科学、金属材料的腐蚀与防护方面的应用成就、现状和发展前景。

不论读者是什么样的人,很难设想他们会没有生过病和没有吃过药。其实,所谓药物,就是“用于治疗、预防和诊断疾病所用化学物质的总称”。一方面,早期的药物基本上来自天然物质,但搞清这些药物的有效成分和化学结构(即构效关系)仍是化学的任务,而且药物的构效关系也是药物化学学科的精华之所在,最能体现药物与化学的密切关系。另一方面,随着化学科学和化学工业的发展,人们开始合成比较复杂的合物后,药物的来源也就被大大拓宽了。因此可以说,正是化学的发展推动了药学的发展,化学是药学的发展基础,而且可以展望,在今后仍将会是这样。在《病魔克星———药物化学漫谈》一书中,作者并未面面俱到地系统讲述药物化学的整个内容,而是非常恰当地选择了麻醉药、治疗微生物疾病的化学药物、抗生素和抗癌药这几个在药物化学的发展中的突出例子,从化学的视角介绍了这些药物的发展过程和现状,使得此书更能引起读者的亲近感。

《走近化学丛书》第一辑中的最后一本书的选题也是独有特色的。《青铜·古墓·金丹术--古文物中的化学奥秘》一书,是在大量考古与文物保护研究资料的基础上,以通俗易懂的方式来揭示古文物中的化学奥秘,这样做的结果,既可以使文物爱好者了解文物中的化学知识,同时也为化学工作者了解化学学科知识在文物中的应用提供了思路。作者在书中采用史料介绍与化学剖析相结合的方式进行叙述,也使得此书颇具可读性。

从以上简要述评的《走进化学丛书》第一辑的主要内容和特色来看,这套丛书的选题确实别有新意。随着今后第二、第三辑的出版,想来将来会补充进来的内容会使这套丛书的覆盖面更大、更全。

从科普著作的类型来说,像《走近化学丛书》这种以较专题化的形式来普及介绍具体科学知识的著作在国内已经有了较长的历史。虽然近来我们可以看到,一种新的科普著作,即在介绍具体科学知识的同时,更多地关注与这些知识及其发展相关的人文内涵的科普著作已经呈现出了上升的苗头,但像《走近化学丛书》这种类型的也仍有其存在的重大价值和特定的读者。另外值得注意的是,即使是在新出版的《走近化学丛书》第一辑中,也可以看出一些作者在这种方向上的努力。例如,在这套丛书中,有好几本书的作者都在相关的部分努力表现出一种历史的审视,像古代的炼丹术或炼金术等内容也出现在几本书中。这显然是一种可喜的迹象。当然,要真正较为理想地做到对科学文化和人文文化这“两种文化”的沟通,也还需要更为长期的学术积累和科普作者们的努力,甚至有待于一支能够跟上科学最前沿的发展,既有良好的科学基础又有良好的人文素养相对独立和专业化的科普队伍的形成、发展和壮大。

记得笔者在上大学时,在一次物理系的课上,一位物理教师在讲到量子力学以及将这种物理理论用于化学而诞生的量子化学时,知道没有搞化学的人在场,不无得意地对大家说,物理才是最根本的,物理已经把化学统一了过来。当然,这种说法在某种程度上也许有一定的道理,但在更一般的意义上,化学也许会永远以自身的意义存在和发展下去,直到今天,仍是如此,在可预见的未来,恐怕也将仍是如此。因而,随着化学的发展,对于化学家们来说,对化学知识的普及也只能会是更加重要的一项工作。由此来说,我们自然期待着《走近化学丛书》第二、第三辑能以更高的质量和速度问世。

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