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化学奈何明了

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化学奈何明了

  化学是一门中心科学,化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科,但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。

  1.化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游,化学是中游,生命、材料、环境等朝阳科学是下游。上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很深。下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可收事半功倍之效。化学是中心科学,是从上游到下游的必经之地,永远不会像有些人估计的那样将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡。

  2.化学又是一门社会迫切需要的中心科学,与我们的衣、食、住(建材、家具)、行(汽车、道路)都有非常紧密的联系。我国高分子化学家胡亚东教授最近发表文章指出:高分子化学的发展使我们的生活基本被高分子产品所包围。化学又为前述六大技术提供了必需的物质基础。

  3.化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学(sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。

  化学与八大朝阳科学之间产生了许多重要的交叉学科,但化学家非常谦虚,在交叉学科中放弃冠名权。例如“生物化学”被称为“分子生物学”,“生物大分子的结构化学”被称为“结构生物学”,“生物大分子的物理化学”被称为“生物物理学”,“固体化学”被称为“凝聚态物理学”,溶液理论、胶体化学被称为“软物质物理学”,量子化学被称为“原子分子物理学”等。

  又如人类基因计划的主要内容之一实际上是基因测序的分析化学和凝胶色层等分离化学,但社会上只知道基因学,看不到化学家在其中有什么作用。再如分子晶体管、分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机等都是化学家开始研究的,但开创这方面研究的化学家却不提出“化学器件学”这一新名词,而微电子学专家马上看出这些研究的发展远景,并称之为“分子电子学”。

  又如化学家合成了巴基球C60,于1996年被授予诺贝尔化学奖,后来化学家又做了大量研究工作,合成了碳纳米管。但是许多由这一发明所带来的研究被人们当作应用物理学或纳米科学的贡献。

  内行人知道分子生物学正是生物化学的发展。在这个交叉领域里化学家与生物学家共同奋斗,把科学推向前进。但在中学生或外行看来,“分子生物学”中“化学”一词消失了,觉得化学的领域越来越小,几乎要在生物学与物理学的夹缝中消亡。

  尽管化学的学习利于学生的综合培养,或许有些同学或家长对化学的就业还心存犹豫,其实在今天这个社会,化学作为一门中心科学已经渗透到各个领域,从水泥陶瓷、塑料橡胶、合成纤维,一直到医药、日用化妆品等都概莫能外。而且具有化学背景的人因为具有很好的学习素养,而受到很多行业的欢迎。我只是举几个目前热点的方向简单介绍一下。

  精细化工:这或许是化学最贴近生活的方面,而且也是很多化学工作者致力的领域。我们日常的牙膏,化妆品,洗衣粉等的研发均属于这个范围。很多大型企业,如高露洁,强生,联合利华,宝洁,欧莱雅,杜邦等都很愿意选择化学专业的同学。这个领域的人才需求量较大,每年都有不少化学专业的同学进入。

  生物领域:21世纪是生命科学的时代,很多重大课题都是围绕生物展开的。然而生命科学的本质是化学,哈福大学化学系教授Whitesides曾说:“如果你想想生物学中所发生的事情,你会发现其中的许多部分非常依赖于化学的发展。”如今的生物已经从宏观深入到微观,如何了解在分子层次发生的反应成为我们深入认知生命现象的关键,因为化学研究的对象就是分子和化学反应,所以化学在其中是中坚力量。具有良好化学背景的人可以在生物领域游刃有余。

  医药领域:在人们健康要求日益提高的今天,开发新的药物是化学工作者的责任。随着有机化学的高速发展,人们在合成方面的技术大大提高,已能有效地使合成反应在化学选择性、区域选择性和立体选择性,这些都为新药物的研究提供了机会。

  材料领域:随着人们对不同材料要求的提高,功能材料的发展将会获得更多的机遇。这其中,无机、有机或无机复合有机,都有大显身手的机遇。尤其在制备特定用途的材料过程中,化学更将显示其强大的合成能力。

  环境领域:环境问题是当今世界的一大重要课题,环境监测和控制的人才备受重视,而这其中应用的核心技术则是分析化学。通过各种分析化学的手段(如色谱分离技术)了解环境问题的原因,同时提出解决方案。化学人在这个领域会有更多的发展空间。

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