漫談化學發(fā)展史

陳曉培，吳金松，馬志偉，劉俊桃，王川川

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學院理學部，河南 鄭州 450046)

今天，化學與其它學科一樣，形成了一系列日益專業(yè)化的學科。化學在現(xiàn)代社會中是一門中心的、實用性和創(chuàng)造性的科學。在人類多姿多彩的生活中，化學可以說是無處不在。諾貝爾獎獲得者伍德沃德(R.B.Woodward)說過：在老的自然界旁邊，化學家又建立起了一個新的自然界。這表明化學在人類社會發(fā)展和進步中起著舉足輕重的作用。因此，了解化學發(fā)展史，對化學學科發(fā)展有個系統(tǒng)認識有助于分支學科的學習，對推動化學學科的發(fā)展和社會的進步有深遠的影響。筆者將從歷史進程的角度對化學發(fā)展進行簡單的介紹。

1 天上的化學

化學，從字面理解就是變化的科學，它的核心就是變化。那么地球上第一個化學反應是在什么時候發(fā)生的呢？沒有人能夠知道，但是我們可以肯定得說，第一個化學反應是發(fā)生在天上。天上的化學是以上天之手進行的化學實驗，始于地球生命出現(xiàn)之前，它的時間坐標應該以億年計，在地球生命初期，生命出現(xiàn)之前，地球上一片荒涼，毫無生機[1]。大自然通過漫長的化學反應形成了生命，這就是目前公認的生命起源假說。美國化學家和生物學家米勒通過模擬原始的降雨過程實驗證明了無機小分子到有機小分子的轉變，向人們證明了生命起源的第一步，即在原始條件下，從無機小分子合成有機小分子，是完全可以實現(xiàn)的。由此可以說，生命本身也是化學反應的產物。從有機小分子的生成到人類的出現(xiàn)，是一段相當漫長的時間。

2 神仙的化學

火是人們有意利用的第一個化學反應，從東西方的神話都可以證明人們對火的膜拜。從中國的火神祝融到西方盜取天火的普羅米修斯，都表明火在人們心中的神圣地位。從古代到公元前1500年，人們學會了在火中制作陶器。在長期的生產和社會活動中，人們學會了冶煉，釀酒和染色，這些最早的化學工藝是在生產實踐的啟發(fā)，經(jīng)過長時間的摸索，但當時并沒有形成系統(tǒng)的化學知識，此時所有的化學現(xiàn)象都充滿了神秘色彩，人們把它與神的意志聯(lián)系起來，認為這一切都是在神的啟迪下獲得的。從公元前1500年到公元1660年，化學進入人們過去追求永生的階段。煉丹士和煉金家正式走上了歷史舞臺。例如漢代的魏伯陽，西晉的葛洪，唐代的孫思邈就是他們中的代表。古代的煉丹家們在煉丹過程中，寫下了很多著作，為化學反應的規(guī)律積累了豐富的經(jīng)驗和教訓?；鹚幒驮旒埿g是中國在化學起源方面的另兩大貢獻。中國的煉金術傳到了阿拉伯國家之后，古希臘哲學與之聯(lián)合，形成了阿拉伯煉金術。近代化學是在阿拉伯煉金術傳到歐洲之后演變來的。

3 人間的化學

從1661年開始，化學脫去了神仙的外衣，作為一門科學來到了人間，變成了人間的化學。其標志是波義耳在《懷疑派化學家》中對元素的定義[2]。然后，舍勒的燃素說問世之后，化學從煉金術中解脫出來。舍勒認為可燃物質能夠燃燒，是因為其中均富有燃素，物質的燃燒過程是燃素釋放的過程。舍勒發(fā)現(xiàn)氧氣以及普利斯特利的關于空氣的實驗也提出了質量守恒定律，這些觀點為近代化學思想奠定了基礎。從1775年左右開始，拉瓦錫的定量化學實驗開啟了化學進入近代發(fā)展的時期。拉瓦錫用定量化學實驗描述了燃燒氧化理論，使化學的發(fā)展走上了科學的軌道。到19世紀初，英國化學家道爾頓提出近代原子學說，意大利科學家阿伏伽德羅提出了分子的概念。自從原子分子說確立之后，化學已經(jīng)真正成為一門科學。隨著元素周期律的發(fā)現(xiàn)和有機化學結構理論的發(fā)展，俄國化學家門捷列夫和德國化學家李比希和維勒在此做出了重要貢獻，也使化學成為一門系統(tǒng)的科學，促進了現(xiàn)代化學的發(fā)展。1857年，偉烈亞力在編輯出版《六合叢談》綜合出版物的過程中確定漢語中使用的“化學”一詞[3]。在《六合叢談》中，偉烈亞力也簡要介紹了化學學科，解釋了化學的意義，即化學就是變化的科學，以研究物質本質變化為目的?；瘜W學科開始為中國知識界所理解和接受，并且隨著《六合叢談》的傳播而發(fā)展。1860年以后，中國在出版科學期刊時開始使用化學一詞。例如1868年京師同文館出版的教科書《格物入門》，1873年出版的《化學指南》，1882年出版的《化學闡原》都采用了這個化學的譯名。特別是，傅蘭雅和徐壽從1858年到1883年，系統(tǒng)翻譯了中國第一套近代化學基礎理論著作都用化學一詞在書名上。《化學分原》和《化學鑒原》，這個化學術語在我國的大眾普及起了決定性的作用，使化學一詞隨著化學學科進入了現(xiàn)代社會。

4 今天的化學

化學家對人類的一大貢獻是分離并合成了眾多的化合物。從1900年到2000年的100年間，從已知化合物從55萬種增加到了2340萬種，而且每年都以數(shù)百萬種的速度遞增。美國化學家，有機合成之父，伍德沃德曾經(jīng)說過，在上帝創(chuàng)造的世界旁邊，化學家又創(chuàng)造了另一個世界。如此眾多的化合物，使人類生活在由化學支撐的世界里[4]。我們的食品、衣服、住房和運輸，都與化學息息相關，人人都要用到化學制品。我們生活的世界就是由化學構成的。假如沒有發(fā)明合成氨和農藥技術，世界糧食產量至少減少一半，那么人類社會就會陷入危機。如果沒有合成各種抗生素和大量新藥的技術，人類的平均壽命要縮短25年。如果沒有發(fā)明合成橡膠、合成纖維、合成塑料的技術，人類生活要受到很大的影響。一個年產8萬噸的合成橡膠的工廠，他們產量相當于145萬畝橡膠林的天然橡膠。化學促進了科學的發(fā)展，使新材料不斷涌現(xiàn)，例如現(xiàn)代科學創(chuàng)造的奇跡之一，是發(fā)明了光導纖維，光纖的使用極大促進了信息傳輸方式的改變。

5 未來的化學

化學為人類的生存和社會的繁榮做出了巨大的貢獻。那么未來的化學將為人類社會做出哪些前景的貢獻。第一，化學是解決食物短缺問題的主要學科之一。生物學家在提供優(yōu)質良種方面做出貢獻。而作為化學家，就要在土壤肥力、病蟲害防治以及植物生長調節(jié)劑等這幾個方面為糧食的解決做出貢獻。第二，尋找新型能源。新能源必須滿足高效、潔凈，經(jīng)濟和安全的要求。要研究高效節(jié)能的轉化技術，既能保護環(huán)境又能降低能源的成本，這不僅是化工問題，其中很多基礎化學也在起著關鍵作用，需要化學家在這方面開展深入的研究工作，。研究理論和技術，這些也需要化學工作者做出更大的貢獻。第三，各種結構材料和功能材料的角色跟糧食一樣，也是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎。任何材料都是以功能分子為基礎的，化學在設計、合成新型化合物方面具有不可替代的作用。第四，環(huán)境問題是重要的社會問題，事關人類的生存安全，事實上，沒有一種化學物質是完美的，化學品及其制品在生產過程中或多或少都會對人類產生負面影響?；瘜W家在未來的責任是要用化學方法在化學過程中預防污染，并開辟綠色化學新途徑來進行化學生產[5]。

2011年被聯(lián)合國確定為國家化學年，就是為了紀念化學所取得的成就以及對人類文明的貢獻，其主題為：化學，我們的生活，我們的未來。這個主題對化學家提出了非常高的要求，我們的未來交給了化學，化學家也應感到這個責任的重大，化學經(jīng)過從古至今這么多年的發(fā)展，從現(xiàn)有的研究成果上，我們堅信，在人類社會未來的發(fā)展中，化學將會在促進人類社會發(fā)展，保護人類安全，提高人類生存質量方面做出更大的貢獻[6]。