院士黎樂民：化學承基石之重，負重前行

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變化規律的科學，其目的是掌握變化規律，利用來創造社會物質財富，保障大眾生命健康。”

黎樂民早年從事核燃料絡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。投身祖國化學事業半個多世紀，在黎樂民看來，化學是深受社會關注的科學，化學研究不是簡單的個人愛好，歸根結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：一是為了創造社會物質財富，二是保障大眾生命健康，兩者都是為了改善人類生存環境，推動社會發展進步。

化學研究的目的與人類社會的發展息息相關。化學研究的起源可上溯到古代煉丹術和煉金術。據歷史記載，從我國戰國時期開始，為了獲取象征永生的丹藥和象征財富的黃金，國內外煉丹家和煉金術士們開始了早期的化學實驗。煉丹術的期望是煉出“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”原料轉變成“昂貴”物品，創造物質財富。這些嘗試，標示了人類開始為保持生命健康與創造物質財富的探索軌跡。雖然煉丹術和煉金術活動受時代認識水平的局限沒有直接發展成為現在的化學科學，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”是它的根本內涵。化學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”的內涵，因為化學的中心內容是研究化學物質變化的規律。為什么要強調是化學物質？物質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物質的變化規律，限于在化學領域內，例如不包括原子核的變化規律，那屬于核物理學的范疇。

化學研究活動，從本質上說是以人為本的。作為科學本身，化學研究規律，而研究規律的目的則是為了掌握規律以后，利用對規律的深刻認識，達到為社會創造物質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境，保證生活更美好，生命更健康，一切是以人為中心的。現在很多學者強調做基礎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，但是不能僅僅強調興趣，因為從社會層面來講，科學活動本質上是一種社會化事業，是必須做到以人為本、以人為中心的，且不說現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。化學正式成為現代科學，是在十八世紀。為什么分界在這個時間點？因為現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，是可以通過實驗拿到實際的純物質的。化學科學建立在反映客觀實際的基礎之上，而不是像煉丹術和煉金術那樣以想象中的構成世界萬物的本源物質“金木水火土”或者“水土火氣”等為“理論”基礎，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是物質與氧元素的化合作用，而不是虛構的“燃素”的參與，提出燃燒的氧化學說，開創了通過實驗定量研究實際化學物質變化規律的新時期，使化學沿著正確的軌道發展。此后幾百年，經過眾多化學家們的研究和努力，化學學科發展到現在，人們已經清楚認識和準確掌握很多基本化學變化規律了。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很成熟了，也不確切。因為化學的目的在于創造物質財富，守護人類健康。與物理研究注重矛盾的普遍性、重視發現基本規律相比，化學研究更偏重于掌握并利用矛盾的特殊性。化學物質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。比如現在農業生產中廣泛使用的除草劑“草甘膦”，具有殺草譜廣、對環境無污染的特點，開始使用時認為非常理想。但使用較長一段時間后，導致出現抗藥性極強的“超級雜草”，并且發現它可能是致癌物質。化學家就要針對出現的問題研發出新一代更高效、低毒、低殘留、無污染的除草劑。在研發給人類治病的藥、供人類使用的各種材料等方面，類似的產品不斷更新換代的例子不勝枚舉。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，在把握物質的具體特性及其變化規律層面，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。

化學工業是化學研究成果的工業化生產。據統計，我國2014年與化工過程相關產業貢獻GDP的20%以上，高居第一位。美國化工過程產業占的比重也很高，在出口產品中位列前茅。可以說，“沒有化學研究成果，就沒有現代物質文明。”但化學對社會的貢獻總是被歸功到別的產業上，諸如能源工業、石油化工、制藥工業、化肥農藥、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，而這些產業都是化學研究成果的工業化。

可以肯定地說，社會的發展，工業的進步，化學做出的貢獻是基石性的，國民經濟中占相當比重的產業都是以化學研究成果為基礎。化學研究成果經工業化生產，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業。比如說石油資源利用問題，看起來跟化學沒有關系，實際上解決其中的化學問題很關鍵。石油開采出來，如果只是簡單分餾，能得到的輕質油較少，原油利用效率較低。后來經過化學研究，利用高溫催化裂化反應，將石油中的重質油成分裂化，可以將汽油和柴油的產出大幅度提高，而且油品質量顯著提高。事實上現在國內市場銷售的汽油中約80%、柴油中約40%是通過催化裂化生產出來的。改變反應條件，也可以通過催化裂解生產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揮的作用，石油資源利用率低就成大問題了。再以紡織業為例，在現代紡織業的原材料中，化學纖維占據重要地位，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，但是經過化學加工后，品質可以得到極大提高，比如漂白可使產品潔白如雪，染色則能得到色彩絢麗而且不會褪色的產品。實際上，與人類衣食住行相關的大部分產業都跟化學有直接或者間接的密切關系。例如，保證人類基本生存條件的糧食生產，根據聯合國糧農組織統計，化肥在對農作物增產的總份額中約占40%至60%，也就是說，如果沒有以化學研究成果為基礎的化肥工業，現在人類缺糧將達到40%以上，就會有三分之一以上的人要餓死。