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化学家想知道什么－什么是化学学科的大问题?

世界著名杂志Nature的 顾问编委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，撰写了本文。问题的中心是：化学在所有的科学学科中是其关键的组成之一。都是是否意味着它仅仅是一种得心应手的工具？或者说它仍然有着主要的化学问题等待着去突破？文章发表在2006年8月3日出版的Nature上（Nature 442 3 August 2006 50－52）。所谈及的问题和学者们的真知灼见，对于化学学科及化学教育改革都有参考价值。

近年来，能源、资源和环境等问题一直困扰着整个社会，由于环境问题涉及到人们日常生活的各个方面，不仅关系到人们的生活质量，而且直接影响到人体的健康和寿命的长短，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，自然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物质生产过程包含着化学过程之间的差别时，把环境污染问题更多地归因于化学，应当属于可以理解的一直误解。从污染物的源头来看，它可能是人工合成的，也可能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。化学家从物质的组成、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，甚至于对它们进行化学修饰以改善它们的性能和某些功能。通过化学家们几百年的工作，使得人类社会所能应用和享用的物质日益丰富，以科学技术为基础的社会生产力和人类的生活质量得以持续发展。但是必须明确的是：科学技术的应用、生产力如何发展、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，虽然一切（化学）

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物质都是化学的研究对象，从而简单地把化学物质的存在等同于化学，由所谓“处处有化学”衍生出来的“因为我们生活在一个物质世界中，所以化学不可须臾别离，化学是最重要的自然学科”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。

由于对化学的误解长期以来没有得到很好的解决，而且以上两种相对立的极端观点仍然通过教学、科普及大众媒体在广为散布，不仅出现了所谓厌化学症（chemophobia），导致化学专业的招生质量有所下降（尽管就业情况仍然保持中等水平），以至于国外不少高校的化学系纷纷改变名称，就连美国化学会2004年都曾经有过改名为分子科学与工程学会的建议[1]。对于化学是否能够仍然被认为是一门中心科学，是否绝大多数重要的化学问题已经融入其他学科领域，仅仅保留为一种“化学”视角，而不再看成是化学本身的核心问题？就此，自然（Nature）杂志的Philip Ball通过对多位世界顶级的化学家的访谈，收集了他们对化学中的大问题的看法，认为化学需要通过研究和解决大问题来保持自己的特点和凝聚力。

什么是化学中的大问题？

世界著名杂志Nature的顾问编委Philip Ball通过对数位世界著名化学家的访谈，针对化学学科发展和化学专业教育中出现的问题，撰写了一篇重要评论，发表在Nature 442 3 August 2006（pp.500-502）上。特摘要介绍如下。

文中简要介绍的大问题，非常具有启发性和前瞻性，通过它们可以预见到20年或更长一点的时期，化学所应当具有的新面貌，它的中心科学的作用将得到进一步地开展和深化。不仅对于化学专业的建设和人才的培养有极其重要的意

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义，对于初等化学教育和教学的改革也有重要的指导作用，因为这是现在的中小学生步入社会时将面临的实际啊！

化学合成一直被认为是化学和其他“发现”科学如物理学、生物学、天文学以及地球科学相比时的最突出特点。1890年法国化学家Marcelin 曾经写道：“Chemistry creats its objects,”。很多化学家仍然视此为化学的强项，曾经担任美国化学会会长的Ron Breslow（美国哥伦比亚大学的有机化学教授），就曾经说过：“它使得化学得以设立一类大多数其他学科无法企及的目标”，和“是否有一门合成天文学－通过改变引力常数来影响宇宙万物的性质，从而使其改善成为可能？”虽然合成生物学目前已经成为一门学科，但是在很多化学家眼里，它只不过是应用化学的另一个基于如 DNA合成和蛋白质设计的分支而已。加州理工学院的核酸化学家Jacqueline Barton认为：“化学是唯一能够制备前所未有的物质的科学”。过于关注合成化学的问题在于使得不少化学家会不自觉地扮演修补匠的角色，为了满足他们的好奇心或者为了获利做着玩转分子世界的工作。因为重要的工业挑战成为很多科学创造力的推动力，特别会使得难于看清工业化学和学科化学的分界线。Barton认为：“化学是为工业添加燃料的科学事业”，“不仅有石油化工，还有制药、生物技术以及计算机芯片”。Breslow同意化学面对的大问题不如大的实际挑战来得多。“为从日光获取我们所需能量的实用方法，制造能够荷载大电流的室温超导体；还有迫切需要学习如何在完成我们所需的生产过程的同时不至于毁坏环境”。

没有人会低估应用和工业化学的重要性。但是如果化学家们关注的问题对于什么是我们能够知道的不如什么是我们能够做的时，是否会成为解决工程问题的

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