我们为什么要学好化学?

 公司新闻     |      2020-03-17 12:12

我并没在意,直到高中结束一直都没有把化学好好学过。大学毕业后,学习工作再无与化学发生联系。直到新家装修,考虑到装修污染的时候,化学才重新进入的我的视野。

我买了两大篮子的柚子,天天吃,玩儿命吃,就为了多攒几块柚子皮除味。后来实在吃不下了,听说菠萝不用切开,放在那就能吸甲醛,随即又卖了一箱菠萝,但是效果都不好。

上大学时身边学习化学的朋友挺多,遂赶紧向他们打听菠萝、柚子皮还是活性炭,哪个更容易去除甲醛,光触媒、臭氧哪个性价比更高,然而被告知的却是二甲苯、乙二醇的危害,最后得出的结论就是开窗通风就可以。

我忽然发现,和他们相比,自己不知道的东西简直太多。顿时感到生命之渺小、世界之博大。

我还发现,大学的学科学习通常能够改变或影响一个人看待世界的方式,从而影响到气质。不论是从行为上还是语言上,能明显的感受到,这三位学习化学的朋友的气质与众不同,有些桀骜不驯。

后来想一想也是正常,既然已经看透了事物本质,不说破就是对他人最大的尊重,否则说出来没人听得懂,岂不是大家都很尴尬?

看透本质对于任何人来说都很困难,但是对于学过化学的人来说相对容易一些。我有些后悔当初没有理解这门学科,所以才没对它产生兴趣。

不同于很多学科,化学和数学一样,是许多学科(如材料学科、纳米科学生物化学)的中心学科。每当它们遇到瓶颈时,化学则会通过观察与试验源源不断的为其他学科提供解决方案。它的重要性不言而喻,但却最容易被忽视、受到不公平待遇。

原因很简单,就业率就是个问题,有些工作还对身体有一定的危害性,这两点就足以让我们慎重考虑,没有点执着于热爱,这门学科学好不容易。其次,在初期的学习过程中有很多需要死记硬背的环节,这让很多本来就不想背书的理科生打起了退堂鼓。

再者这些基础研究试验大多需要极大资金、时间投入,但却鲜有巨额产出,这也使得学生的钱景堪忧。加上初期就业时的工作往往非常枯燥,大量的试验以及运气因素让工作时长变得非常不固定,这就导致了很多学生毕业后选择改行。

大浪淘沙,化学这门学科的种种特点在劝退了很多人之后,最终把“真金”留了下来。这些化学科研工作者大多在大学毕业后十几二十年全情投入到化学研究工作中来。他们把数据和成果看的比生命都重要,年纪轻轻便早生华发。

化学真的重要到值得科学家付出毕生精力?答案是显而易见的。在谋求人类福祉这件事上,化学发挥了极为重要的作用,化学的研究是极为崇高的事业。

从人类健康的角度来说,自然界中的92种化学元素,人体中就有81种。其中,常量元素就占到平均总重的99.95%。换句话说,人体本身就是第一个化学单位,元素扮演着非常重要的角色,在某种程度上,研究这些元素可以被理解为在追寻生命的物质意义。

其次,化学合成药物与人类的健康密不可分,靠通过从天然植物中分离提取药物着实有限,人工合成药物满足了大规模生产的需要,在最大范围内保证了人类不受疾病之苦。通过模仿改造天然药物的化学结构,人工合成药物的药效更好,比如以青霉素和阿司匹林为代表的人工合成抗生素。在今天,几乎所有的微生物(或细菌)引起的疾病都在由抗生素治疗。

此外,从自然指数来看(Nature Index),2012-14年间,中国高质量科研产出增长了37%,其中主要的科研成果来自化学和物理学,分别占总分值的61%和30%,人们越来越重视化学这一基础学科的发展,对于我们这样一个人口规模庞大的国家来说,化学的发展能让更多人受益。

微观上化学研究原子、分子、电子,宏观上研究物质与元素,往近了说,化学有着很强的烟火气,与我们日常生活中的柴米油盐密不可分。往远了说,它又是非常高端大气上档次的学科,研究宇宙的组成就是它亘古不变的主题,并且已经潜移默化的进行了数千年。

它的发展几乎可以代表人类从蒙昧走向开化的过程。远古时期,人类在制作陶器、彩绘、冶炼金属时开始逐渐积累化学工艺的经验,到了公元前1500年,人类进入了炼金时期,化学的探索开始增加。

直到1775年,科学家拉瓦锡用天秤进行试验,开启了定量分析的大门,才使得化学发展成为一门学科,能量守恒定律也逐渐深入人心成为公理,而他也被人们称为现代化学之父。

安托万-洛朗·德·拉瓦锡生于1743年8月26日,是法国贵族,同时也是著名的化学家、生物学家。

他将化学研究从定性转为定量,命名了氢与氧、预测硅这种自然界普遍物质的存在。更重要的是,他建立了公制,提出了元素的定义,并在1789年发表了第一个现代化学元素列表。最重要的是他倡导并改进了定量分析方法并用其验证了质量守恒定律,确立氧化说解释燃烧等化学现象,指出动物和呼吸实质上是缓慢氧化,最终凭借一己之力完善了现代化学学科的雏形。

大多数学科的科研工作都需要化学将研究对象制出来,或者把它们从杂质中提取出来。化学的发展水平对于许多领域来说都是硬指标。我们常说,数学在一个领域应用的程度体现了该领域发展的程度,那么化学则是体现了该领域研究与变成现实的距离。

到了20世纪,化学逐渐成为一门举足轻重的基础学科,化学、物理、数学三兄弟相互帮助,试验环境逐步优化,理论也愈发成熟。尤其是生物学的加入,为化学开启了另一扇窗。到如今这门学科已经发展出无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学、核化学6个二级学科,50多个三级学科。

此后这些学科相互渗透、交融发展,化学逐渐展现出它的创造力。在过去的100年里,人类合成和分离了近2300万种物质。塑料、合成橡胶、合成纤维结束了人类依靠天然材料的历史,这才有了运动鞋。合成药物的出现(如合成抗生素、合成胰岛素)极大的扩展了人类平均寿命。人工固氮技术解决了肥料问题,使得粮食供应越来越稳定。制作出越来越多的饮料,人类终于有能力让自己过的更快乐一点。

首先,这种创造力体现在概念上的突破,这也是化学和其他学科的显著区别,对于某一种物质来说,化学家可以用非常多的方法去合成,早期甚至不需要任何理论计算就可以对合成做出预测。其次,这种创造力还体现在结构之上。当试验结果体现出部分预期后,再加入基于理性的结构设计,从而赋予物质新的性质,让他们有了新的功能。

和数学、物理一样,化学也是一门美丽的学科。它创造美丽,比如夏日中的烟火、发光的植物、五颜六色的染料,化学家们通过天马行空的想象妆点着人类的生活。同时化学自身也是美丽的,在显微镜下,各种各样的化学反应如同魔法一般绚烂多姿,给人带来美的享受。

毕业于美国民尼苏达大学材料学专业的梁琰博士就是一位立志于发现化学美感的科研工作者。在他的主导下,中国科技大学和清华大学出版社合作开办了“美丽化学项目”,力图将化学之美带给大众。

2014年美丽化学网站(BeautitulChemistry.net)推出了第一版,他们使用超清相机配合微距镜头,捕捉了大量化学反应中惊人、美妙的细节,立刻受到科学爱好者们的欢迎,一年之内这些视频已经被观看超过五百万次。

除了对试验技能的打磨之外,首先是概念的掌握,这门学科的特点就是概念多,能不能准确理解这些概念是非常关键的。其次是掌握极强的观察能力,每一个想学好化学的学生都需要一双好眼睛,全面观察、了解试验现象才能做出合理的判断,有助于理解概念。

进行试验、用心听、仔细看、认真思考、提出假设并继续试验,这既是一套完整的化学研究方法论,也是一套生活的方法论。让孩子在学习化学的过程中,将科研方法和生活方法融合起来,这是化学乃至科学教育中很有意义的地方。

对于孩子们来说,科学观的培养最终能使他们受益终生,这个过程中根本原动力在于好奇心。在火花四溅、烟雾弥漫、令人眼花缭乱的化学试验面前,大多数孩子都会露出好奇的小眼神。这是化学教育的优势所在,拥有更为直观、感性的体验和广泛的空间。

即便是最终没有走上化学科研的道路,掌握一些基本的化学知识在未来也是非常必要的,至少能知道口服胶原蛋白效果极微,还能少花不少冤枉钱,就为了这一点也应该让孩子认真学好化学,何况它还是堂堂高考的科目之一呢,你说对不?