——記國際化學年首場專題報告會
 
 

 中國科學院院士陳懿是著名的物理化學家，長期從事物理化學和多相催化的研究與教學工作，在氧化物相互作用和納米非晶合金等研究領域取得了創造性的成果。圖①為陳懿院士在中國科技館報告廳做題為“化學——讓生活更美好”的首場報告。

 
   
    編者按 2月19日，“國際化學年在中國”科普活動在中國科技館啟動，國際化學年官方網站正式開通，“觸摸化學，感受魅力”2011國際化學年全國趣味化學實驗設計大賽也同時啟動。化學是一門什么樣的科學？為什么化學是當代生活和美好未來的重要支柱？在應對21世紀人類共同面臨的糧食、能源、環境等諸多挑戰中，化學肩負著什么樣的責任？在現代社會可持續發展中，化學能起到什么作用？化學的前景怎樣？請見《國際化學年專輯》，本期主題：世界因化學而精彩。

     2月19日，中國科技館，著名化學家、中國科學院院士、南京大學教授陳懿飽含熱情，做了題為“化學－讓生活更美好”的國際化學年首場科普報告。化學研究什么？其獨特之處在哪里？沒有化學，世界將如何？化學的未來會怎樣？年近八旬的陳懿院士，在歷時2小時10分鐘的專題報告中，以輕松、睿智的生花妙語，對這些基本而重大的命題進行了深入淺出的解讀，勾勒出一幅化學創造美好生活的絢麗圖景。

    化學創造了一個新世界

    ○化學家在100年里合成或分離了近2300萬種物質

    ○化學合成技術登上“珠穆朗瑪峰”

    ○原子能領域的6個諾貝爾獎中，有4個化學獎

    美國有機化學家、有機合成之父伍德沃德曾經說過，“在上帝創造的自然界旁邊，化學家又創造了另一個世界”。關于化學研究，陳懿院士說：“顧名思義，化學就是研究變化的學問，是在研究物質性質、組成、結構和應用的基礎上，控制其朝著人們希望的方向去變化。化學的獨特之處，在于創造新的、自然界不存在的物質。”陳院士給出的數字令人驚嘆：1900～2000年的100年間，化學家們合成或分離的化合物從55萬種增加到2340萬種，成為人類衣食住行、健康和生活的重要支撐。

    “應該說，現在化學家能夠創造的物質，已經達到了非常高的水平。”他以腔腸動物海葵中提取分離出的海葵毒素為例，這種物質的毒性比河豚毒素還要大10倍，異構體數目多達2的71次方個，合成工作極具挑戰性。哈佛大學基什（Kishi）教授領導的研究小組經過8年努力，最終于1989年完成了海葵毒素的全合成。這是迄今為止，通過化學合成的最大天然產物分子，被譽為“化學合成中攀登珠穆朗瑪峰的杰作”。

    然而，化學的貢獻常常被低估。《自然》雜志曾在2001年出版的一期刊物上指出，化學的形象被其交叉學科的成功所埋沒。陳院士舉例說，人們通常認為原子能是物理學的貢獻，而事實上，在這一領域先后被授予的6個諾貝爾獎中，有4個化學獎、2個物理獎。人們通常認為，C60與碳納米管的發現只是應用物理或納米科學的貢獻。事實上，正是因為發現了C60結構，斯莫利（Smally）被授予1996年的諾貝爾化學獎。

“化學——我們的生活，我們的未來”是“國際化學年在中國”科普活動秉承的理念，主辦方希望通過科普活動的舉辦，向全社會更廣泛、更形象地展示化學的作用和魅力。圖②為國際化學年在中國”科普活動啟動儀式現場。

    沒有化學世界難以想象

    ○合成纖維年產量1500萬噸，遠超天然纖維

    ○抗菌藥物磺胺的問世，開創了合成藥物時代

    ○奠定現代農業基礎的合成氨，也許將出現第四個諾貝爾獎

    陳院士深情地說：“人們的生活已經被合成材料、合成藥物、農化產品等‘20世紀最重要的發明’所包圍，今天及以后的日子都要靠化學來支撐，沒有化學的世界是難以想象的。”為了讓大家對此形成更深刻的認識，他舉了幾個家喻戶曉、不止一次獲得諾貝爾獎、在理論和應用方面作出劃時代貢獻的實例，來說明化學對當今世界的支柱作用。

    首先，是促使人類告別天然材料時代、構成現代社會支柱的三大合成材料。在高分子聚合物領域，德國的施陶丁格（H.Staudinger）、齊格勒（K.Ziegler）和意大利的納塔（ G.Natta）三位科學家，先后因理論及應用方面的研究突破被授予諾貝爾化學獎。在合成纖維領域，由高聚物合成的“六大綸”，使人們結束了依賴天然纖維做衣服的日子。目前，世界合成纖維年產量約1500萬噸，遠超天然纖維產量。合成橡膠是名副其實的戰略物資，現在使用的橡膠60%是人工合成。據測算，一家8萬噸/年合成橡膠廠的產量，相當于145萬畝橡膠園產出的天然膠量。

    其次，是結束了人類單純依靠天然藥物歷史的合成藥物。德國多馬科（G.Domagk）發現的抗菌藥物——磺胺，治好了英國前首相邱吉爾的肺炎和美國前總統羅斯福之子的細菌感染，從而開創了合成藥物的時代，被授予1939年的諾貝爾生理/醫學獎。另一種合成藥物青霉素，與雷達并列為二戰時期英國的兩大科學貢獻。1946年，成功提取出青霉素的英國人弗洛里（H.W.Florey）和德國的錢恩（E.B.Chai）獲諾貝爾生理/醫學獎；1964年，用X射線測定出青霉素的結構，推動一系列抗菌素合成的英國人霍奇金（D.Hodgkin）獲頒諾貝爾化學獎。

    再次，是結束人類完全依靠天然肥料的歷史，奠定現代農業基礎的合成氨。1909年，德國人哈伯（F.Haber）在600℃、200個大氣壓下成功合成了氨，被授予1918年的諾貝爾化學獎；1913年，德國博施（C.Bosch）建成世界第一座合成氨工廠并實現商業化，被授予1931年的諾貝爾化學獎；2007年，德國埃特爾（G.Ertl）闡明了合成氨相關表面反應機理，獲得當年的諾貝爾化學獎。“合成氨領域也許還將出現第四個諾貝爾獎，因為它的影響實在是太大了。”陳院士預測道。

啟動儀式上，由中國科學院化學部常委會18位院士提議舉行，將面向全國廣泛征集趣味化學實驗設計方案的“觸摸化學 感受魅力”2011國際化學年全國趣味化學實驗設計大賽也正式啟動。圖③為在場小朋友被啟動儀式上的小實驗所吸引。

 
    應對挑戰化學無可替代

    ○未來養活73億～107億人口有賴化學突破

    ○解決污染問題離不開化學方法和手段

    ○是最古老的科學，也是最新的科學

    陳院士指出，人類社會發展到今天，正日益面臨人口增長、能源資源匱乏、環境污染三大挑戰，這些問題的解決需要很多部門協同作戰，但其方法和手段絕對離不開化學。“化學已經并正在作出不可替代的重要貢獻，在應對21世紀人類共同面臨的挑戰中依然肩負重任。”他對此堅信不疑。

    據預測，2050年，世界人口總量將由眼下的60億增長到73億～107億，如何養活這么多人？聯合國糧農組織就此指出，發展中國家的糧食增產55％來自化肥，今后若干年仍將如此。面對能源與資源的短缺，需要開發煤炭的潔凈利用與多聯產技術，提高現有原油的采收率和利用率，掌握天然氣資源的優化利用技術，同時發展清潔而可再生的新型能源。顯然，這些努力能否奏效，在很大程度上依賴化學研究的突破。

    對于舉世關注的環境污染問題，陳院士強調說：“不可否認，化學品在生產制備的過程中會產生這樣或那樣的問題，有的具有毒性，有的污染環境。但是，同時我們也應該問一下，污染產生的原因是什么？污染該如何治理？事實上，化學品導致的環境污染，有很多都是在解決重大社會問題的過程中產生的，而認識到污染問題后的解決過程，仍然要依靠化學方法和手段。”

    為了貼近聽眾，陳院士堅持走下講臺做報告。他肯定地說：“迎接發展中的挑戰和機遇，化學是無可替代、大有可為的。無可替代，是指化學的角色舍我其誰；大有可為，是說化學的發展前景非常廣闊。”就此，他以綠色化學和納米科技為例進行說明。

    綠色化學追求以無毒無害的原料、無毒無害的催化劑和溶劑，生產環境友好的產品。用這一原則考查一系列化學問題，充滿了機遇與挑戰，已成為國際聚焦的化學前沿領域之一。科技創新在納米范疇的匯聚，則是化學、生物學、信息技術等不同學科研究到達一定層面后，必然發生的相互交匯與知識整合。“這就預示著，到2020、2040或2060年，科學界將會出現一系列的革命性突破，包括仿生材料、機器人、商用人工器官等多個方向。”他預測。

    兩個多小時的報告即將結束時，陳院士依然充滿激情。“美國化學會原會長布賴斯羅（R.Breslow）曾說，‘化學是最古老的科學之一,經過下一代科學家的努力,仍將是最新的科學之一。’我希望咱們的年輕一代，能夠對化學產生濃厚的興趣，將來在你們的手上實現更大突破！”那一刻，全場掌聲雷動。這是聽眾對一場高端講座的共鳴，也是對老一輩化學家號召的回應。 

    
    陳懿院士的報告深入淺出，生動形象地講述了化學學科的過去、現在和未來，得到了在場所有觀眾的熱烈歡迎。圖④為報告結束后北京的中學生向陳懿院士請教化學知識。 （本版圖片由本報記者張育攝）