化学也有前世今生

“化学到底是什么，的确比较难解释。一般来说，化学就是把一个东西变成另外一个东西的学问。”打开《科学公开课》的直播间，中国科学院自然科学史研究所特别研究助理孙亚飞正在讲述化学的前世今生。

《科学公开课》是由中国科学院科学传播局主办、中国科学院物理研究所承办的系列科普课程。近期，《科学公开课》（第三季）“绿色生活——化学是带来美好的科学”课程开课。该期课程分为“炼丹与炼金”“变化中的不变”“量子时代新世界”“化学的未来”四大部分，按照从古至今的顺序，深入浅出地讲解了化学的历史与发展。

化学作为研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础自然科学，许多人对其含义不甚了解。

(资料图片)

“炼金术”与“炼丹术”的词汇先于“化学”概念存在。“阿拉伯人和西方人的炼金术与我国古代的炼丹术合称金丹术。金丹术正是化学的前身。”孙亚飞表示。如果说炼丹术的目的是炼出所谓的“金丹”，实现延年益寿，那炼金术的目的就是将铁、水银等贱金属转化成金、银等贵金属，从而凭空创造财富。

阿拉伯科学家伊本•西那、瑞士炼金师帕拉塞尔苏斯甚至是英国著名科学家牛顿等，均在炼金术领域卓有成就，他们提出了许多与现代化学密切联系的思想或理念。

英国科学家波义耳提出了化学元素的定义，总结出气压体积反比定律，发展了微粒学说，堪称化学学科的开山祖师、近代化学的奠基人；法国科学家拉瓦锡推翻了“燃素论”，提出了氧化理论，验证了质量守恒定律，推动了化学学科从定性转向定量的转变；俄国科学家门捷列夫总结出元素周期律，阐明了元素之间存在关联、同族元素性质相近、同周期元素性质渐变的特点，为更好认识化学元素，预测尚未发现的未知元素提供了有力的帮助……在“变化中的不变”中，孙亚飞围绕着不变的元素、不变的质量、不变的单元、不变的规律、不变的精神、不变的能量几个角度展开，详细地阐述了数百年来各国科学家们在化学领域的勇敢探索。

“原子并非一个不可再分的实体球。”孙亚飞指出，原子模型在发展史上进行过多次演变。

从原子是一个不可再分的实体球的“道尔顿模型”开始，到原子是类似枣糕或莓子蛋糕的“汤姆孙模型”，到原子具有类似太阳系结构的“卢瑟福模型”，到原子具有电子在原子核外的量子化轨道的“玻尔模型”，再到原子中电子的位置和速度无法真正准确确定的“薛定谔模型”……原子的本质被逐渐揭开。

在更好地认识原子等物质组成单位本质的基础上，人们对于化学元素的认识逐渐深化。利用原子轰击等技术手段，人们可以制造出新的人造元素，而不是仅仅依靠外部特征等条件去发现新的元素。

自从1937年首个人造元素“锝”被成功制得后，更多人造元素被制造了出来。通过化学，我们能够更好地理解物质的结构、发现新的化学反应、合成复杂的分子、理解生命的奥秘。

化学有什么用呢？“学习化学，是为了找到方法去解决问题。化学在未来的食品、药物合成、新型材料、人工智能、航空航天等领域均能发挥重要而难以取代的作用。”孙亚飞说，“希望化学能够为我们的绿色生活带来更多的变化，让我们有更快的计算机、更好用的能源和更干净的环境。这也是我对化学学科未来的憧憬所在。”

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