2011年4月11日

启发性的化学

2011年全年，各国都在庆祝国际化学年。这种对化学重要性的世界性的认同显得有些非同一般。事实上，化学不仅被化学家称作“中心科学”，而且维基百科也这么说（当然维基上的词条或许是一个化学家编辑的），这大概是一种对其在沟通物理学的基本概念和生物学的实际问题的角色的形象说法。进一步的，化学是一个将继续推动迎接当今最令人头痛的挑战的学科：它解决能源问题，开发和提供对于疾病的新疗法，设计高级的材料并赋予其数不清的用途等等。似乎化学更应该被称为覆盖（而非沟通）其他学科。然而毫无疑问的是，现在是时候庆祝化学创造性的未来，充满可能的未来了。

那么为什么化学在科学殿堂里总是坐在后排的角落？传统意义上（至少是在20世纪的大半），科学在公众心目中的代表是物理学；近一些的时代，生物学似乎分享了（或者甚至夺走了）这个位置。有趣的是，化学从未能光明正大的取得这一地位。有人说化学完完全全是物理的分支；还有人说化学不过是一种技术，一种方法的集合，并不能催生问题也不能揭示深刻的意义。尽管化学毫无疑问有它强有力的代言人，根本没有哪一位算得上是家喻户晓，和史蒂芬·霍金、卡尔·萨根或者史蒂芬·杰·古尔德（哈佛的博物学家或进化生物学家，以具有很强科学性的学者散文闻名——译者注）平起平坐。吸引物理学和生物学强烈兴趣的宏大命题——宇宙的起源、生命的机制、万有理论——并没有被化学所广泛认可。既然一切都是化学，那为什么还会是这样？

我们觉得，化学的崇高命题就在那里，但或许略微不易被发现。一个人可以远观宇宙之大，或深探思维之微，于是有感于其问题之复杂和深邃。当今化学努力解决的问题也同样的基本，但或许对外行来说不那么明显，我们能够举很多例子说明这一点，但或许应该指出这个被最广泛、最持久的关注的：光合作用。光的能量是怎样被捕获并被转化成电化学能，然后被极高效的传往两个方向：一面还原性的从二氧化碳中产生生命的建筑材料，另一面吧水氧化成氧气？可以肯定，这个极端复杂的问题同物理学（但不能说完全是物理的一部分）和生物学的某些方面联系紧密；但答案显然在化学的疆域里。每一个单独的组成元件以至于这自然界构筑的整个综合系统的机制制造了一个完全和其他学科的问题具有同等深度和想象力的问题。此外，从实用角度，这个答案会在设计制造相对来说更高效的太阳能发电设备时有用：这目前看来是解决长期能源危机需要的唯一强度足够的能源。

当我们有了这个答案，我们不仅能够停止将万亿年来由自然光合作用产生的化石燃料变成二氧化碳，甚至还能开始逆转这一过程。让我们把国际化学年看作一个专注此类宏大视野的呼吁。如果我们增强应对严峻挑战的基础研究力量，我们将可能迎来化学的世纪。

——哈利·格雷和杰·拉宾格

（翻译自美国《科学》杂志2011年4月1日文章，未获授权）