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为什么我们谈化学色变?高山科学经典导读《相同与不同》

2024年1月13日晚八点,由北京市科委、中关村管委会科普专项经费资助的科学传播公益项目“高山科学经典”邀请到了厦门大学南强特聘教授徐海超,西湖大学理学院教授王鸿飞,科普作家、清华大学化学博士孙亚飞,一起导读《相同与不同》,审视化学和人类生活的关系,直面当今化学中的一些主要伦理争议,思考化学的本质和价值。

享受美食时,我们力图新鲜且便利,但又忧虑食品安全,忌惮“科技与狠活”;服用药物时,我们既期待疼痛的缓解,却也担心副作用;施用化肥时,虽然增进了农业产量,却不承想破坏了生态循环……

化学的确改变了我们的生活,但化学就如同一把双刃剑,能行善,也能行恶。人类对化学物质的感情是矛盾的,看到了它们的利,也看到了它们的害。为什么我们既喜欢却又害怕化学物质?

在诺贝尔化学奖得主、诗人洛德·霍夫曼(Roald Hofimann)看来:这不是荒唐,而是人的本性决定的。

人类对化学的矛盾心理只是弥漫在化学世界众多的二元性之一。霍夫曼在《相同与不同》一书中通过化学、文学、艺术、哲学的多个视角,考察了化学的双重性:好与坏、相同与不同、同一与欺诈、吸引与排斥、合与分、得与失、静与动、共享与独霸、危险与安全等,这些都是化学分子世界所折射出的精神哲学。

霍夫曼是波兰裔的美国理论化学家、诗人,其28岁时参与发表的论文提出“Woodward-Hoffman rules”,指凭借轨道对称性来判断周环反应是否可以进行,以及反应的立体化学特征。1981年,霍夫曼因此成果获得诺贝尔化学奖。

《相同与不同》是霍夫曼1998年创作出版的一本化学科普读物,导读嘉宾徐海超教授在直播开场时介绍:“《相同与不同》一书共10章51节,这51节都是非常具有启发性的散文,风格轻松,不仅将化学家的创造性活动置于丰富的人文背景中,而且还以独特和清晰的方式讨论了化学的部分基本原理、实践和发展历史。”

徐海超教授在高山科学经典导读现场

在徐海超教授看来,霍夫曼教授希望通过《相同与不同》这本书主要阐明两个目的,首先是揭示化学家究竟在做些什么,拨开大众心中的迷雾,其次是告诉读者“化学是有趣的”,因为它处于物理与生物的中间,而且具有双重性。

霍夫曼博学又睿智,在《相同与不同》的开篇第一章巧妙地利用小说《孪生子的生活》中莫里对两兄弟的描述来引出化学与社会的关系以及同一性的问题:“尽管詹姆斯挤牙膏随随便便,卓那森是从尾巴规规矩矩往上卷着挤。但哥俩用的刮脸刀、香水、阿司匹林、牙膏……却是一个牌子。”化学用品触及了孪生子生活的各个方面,同样也触及了我们的。小说中莫里要用力去辨认双胞胎兄弟,同样的问题也会使化学家问起:“你是什么?”“你们不一样吗?”“你们一样吗?”因此,徐海超教授在导读时说:“面对每一件新鲜东西,化学家要问的第一个问题总是一样的:这是什么东西?”

化学在生活、医疗等方方面面帮助着人类,但也时刻威胁着人类生命和地球环境,危险与安全是化学发展以来人类极为关注的双重性问题。

徐海超教授在导读中介绍了合成化学药品如何开启了医学的革命:“1908年,多马克合成第一个磺胺药——百浪多息(Prontosil)。1932年到1935年,多马克发现能治愈感染链球菌的老鼠。1935年,多马克6岁的女儿链球菌感染,无药可治,医生认为只能截肢。当时磺胺药还没在人体上做过实验,无奈之下,多马克冒险给他的女儿服用百浪多息,后来就治愈了,这是非常鼓舞人心的。”

霍夫曼在书中通过美国医师、诗人路易斯·托马斯的话突出了这件事的不凡:“1937年,在波士顿医院中,对大多数传染病的治疗,就是卧床休息和良好护理,别无它法。关于磺胺药的爆炸性新闻传来,开始了医学上的真正革命。”多马克因此获得1939年诺贝尔生理或医学奖。

化学能救命,但也能害人。

徐海超教授还介绍了上世纪50年代沙力多迈造成的一场巨大的化学灾难。“那时的德国药物市场相当开放,一种药物在进入市场之前,其药效和安全性不必仔细鉴定。50年代,镇静剂安定和利眠宁投入使用,并获得短暂成功。很自然,药商会开发与这些分子在化学上类似的化合物,甚至类似的程度很低。在镇静剂市场上,有大钱可赚。1956年,格林耐恩化学厂合成了沙力多迈。它与镇静剂安定和巴比妥结构类似,研究者在多种动物身上进行了测试,没发现毒性,误认为其具有良好的镇静作用。于是1956年将之作为合剂成分用于呼吸性感染治疗,不久后直接用作镇静剂或合剂成分在德国广为使用。但很快,1960年,德国、澳大利亚等国家观察到短肢畸形儿出现。1961年,迫于压力,格林耐恩化学厂不得不从德国市场撤销此药。”

对于化学,人们爱,但也恨。圆桌嘉宾王鸿飞教授认为:“化学本身是没毒的,你了解它之后,就知道怎么样把有毒的东西变成无毒的东西,这正好对应了霍夫曼讲的双重性。但我觉得只要我们能够了解它,那它正面的东西会远远多于负面的东西。柏拉图曾讲过,无知是最大的恶,因为我们不能预见未来的话,很多事情即使出于好心,也可能导致坏的结果。”

王鸿飞教授在高山科学经典导读现场

圆桌嘉宾兼主持人孙亚飞举了DDT的例子:“在二战中,士兵们使用DDT去除灌木,解决了被蚊虫叮咬后传染病大肆传播的严峻问题。但上世纪50年代,美国修高速公路时大量使用DDT除灌木,造成严重的环境污染,给人们的健康带来恶劣影响,直接促成了环保制度的确立。然而DDT在非洲疟疾问题上帮助拯救了无数生命,故事又迎来反转。所以化学本身是无罪的,而在于人。”

孙亚飞博士在高山科学经典导读现场

在《相同与不同》中,霍夫曼认为:“化学的意义来自它包含着的固有矛盾。”“化学正是有了利与害、利或害这样的极性,才成为一门有用的科学。”

那么人们该如何正确认识化学?王鸿飞教授推荐大家阅读一些好的化学科普书籍,比如THE STUDY OF CHANGE和THE CATHEDRAL OF SCIENCE。徐海超教授和孙亚飞博士则鼓励大家多多阅读高山科学经典推荐的《完美的对称》和《鲍林传》。

圆桌论坛环节

此外,人们该如何正确应用化学呢?孙亚飞博士认为:“一方面需要硬性的法律法规来规范化学用品的使用,另一方面也要加强科学伦理学的一些教育。”徐海超教授则提倡“绿色化学”,即原料绿色、可再生,合成过程应用绿色能源,产品绿色,可回收再利用。“在这个过程里面,我们需要化学家们做出更多的努力来。”

与科学家一起读好书,“高山科学经典”是一个由高山书院发起的公益科学传播项目。邀请百位知名科学家每周导读一本科学经典书籍,引领公众参与阅读的大型科学传播公益项目,旨在提升全民科学素养、培育科学精神、传播科学思想。期望在全民学科学的时代背景下,高山科学经典能在科学传播领域尽一份绵薄之力。

高山科学经典项目书单

高山科学经典的目标是,让科学精神通过书籍,跨越地域、阶层、年龄、民族的界限,传播到每个角落、每个人心中。希望科学成为一种生活方式。与科学家们跨界对谈,让科学更有趣。

高山科学经典世界读书日发布会现场

未来,“高山科学经典”项目将打造三大重点产品:出版《高山科学经典》系列丛书;开展线上导读直播;沉淀专业级科学导读视频节目。达到出版、传播、教育多重效应。开展全民科学阅读,共同推动“科学复兴”,提升全民族科学文化素质,实现“公心大用”。

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