2023年8月26日晚八点,科学传播公益项目“高山科学经典”邀请到中国科学院院士,复旦大学化学系教授赵东元,浙江大学化学系教授,国家特聘专家彭笑刚,清华大学科学史系博士研究生严弼宸担当主持,一起导读《化学基础论》。
化学家拉瓦锡被称为“近代化学之父”,他通过对氧化现象的观察和实验,发现了氧气是燃烧普遍需要的要素,基于此,他推翻了占统治地位的“燃素理论”并建立了新的物质命名法,直到今天我们的化学元素体系还建立在拉瓦锡提出的化学命名法的基础之上。
库恩在《科学革命的结构》中就拉瓦锡用“氧化说”取代“燃素说”的贡献视作和哥白尼用日心说取代地心说相当。因此,拉瓦锡发动了一场化学革命。《化学基础论》便是拉瓦锡这一系列工作的总结。
此次直播过程中,赵东元老师也是从拉瓦锡的生平、前拉瓦锡时代的化学、《化学基础论》简介、后拉瓦锡时代—现代化学的发展这四个部分展开。
拉瓦锡1743年8月26日出生于巴黎。其父亲是一名著名律师,母亲在他五岁时就去世了。11岁时拉瓦锡进入名师云集的法国著名学府马扎林学院(College Mazarin)中等学府学习,1794年5月8日,拉瓦锡因为包税官的身份,法国把自己伟大的儿子判处了死刑。
拉瓦锡有一位亲密的助手和管家,就是他的妻子玛丽·波尔兹。拉瓦锡夫妇经常在家举行一些科学集会,邀请巴黎的科学家们参加。大卫1788年创作的油画《拉瓦锡夫妇肖像》无言地描绘出他们的甜蜜爱情和美满生活,这幅油画还作为《红与黑》《羊脂球》《复活》这些名著的封面。虽然拉瓦锡可以和牛顿、达尔文比肩,但从科普的角度,化学家的科普相较于物理学家、生物学家还不成熟,这也是高山科学经典导读这本《化学基础论》的原因之一。
赵东元院士在在高山科学经典节目中
赵老师总结了拉瓦锡关键的科学贡献。1772年拉瓦锡用氧化说取代了燃素说,1774年拉瓦锡通过一系列实验后正式表达了质量守恒定律。1787年拉瓦锡主要进行化学命名法的改革,他在《化学命名法》中正式提出了这一命名系统,形成了至今沿用的化学命名体系。1789年拉瓦锡在巴黎出版《化学基础论》,这是第一部真正意义上的化学教科书,在此书中他成功地将很多实验结果通过自己的氧化理论进行了圆满的解释。
此次直播过程中,博士研究生严弼宸也以化学史上三位杰出人物玻义耳、拉瓦锡、道尔顿是谁使化学真正成为了一门现代科学话题开启了两位老师的圆桌讨论。彭老师首先肯定了赵老师在导读最后认为化学是没有圣杯的这一观点,最后补充认为化学作为一个复杂的学科,实际上化学是在不同的维度上对世界物质的理解。玻义耳是把化学从炼金术发展成为一门学科的奠基人,道尔顿建立原子论的立论基础有两个,一个是能量守恒,还有一个是不同的物质或元素在进行反应的时候是按照一定比例进行的,而这种比例的最小单位就是原子。如果再给拉瓦锡一些时间,原子论、分子假说等科学成果也可能会有他的身影。
严弼宸(左)、赵东元老师(右上)、彭笑刚(右下)在高山科学经典节目中
赵老师也分享到这三位化学家在不同时期对化学这样的显微科学的建立有其独有的贡献,而拉瓦锡善于总结、思辨、质疑,所以他在前人的工作基础上能提炼实验的理论,这是他的厉害之处。严弼宸认为这三位化学家谁是化学之父其实并没有标准答案,化学是没有圣杯的,我们讨论这个问题其实就是要把不同的时期的化学家的贡献呈现出来,让大家了解各自在不同的时代背景下为化学的发展做出了那些工作。
严弼宸博士提到,在化学史家的眼中,实验在拉瓦锡的化学工作中究竟占有什么地位是有争议的。拉瓦锡本人强调任何理论都必须有实验支撑,而化学史家发现拉瓦锡和其反对者不同的点并不在于他更会或者做了更多的实验,恰恰是因为他构造了一个不一样的更宏大的一个理论。拉瓦锡以一种新的系统秩序容纳一切化学现代发现的做派,这对其经验实验论者是不买账的。
对此,赵老师则认为拉瓦锡的妻子玛丽用油画的形式记录了拉瓦锡做实验的痕迹,足以可见,拉瓦锡是很重视化学的实验工作的。彭老师补充认为拉瓦锡有自己的原创实验如呼吸实验,金刚石燃烧,但拉瓦锡的实验更多体现在定量性上。当时能和拉瓦锡匹敌的就是卡文迪许,拉瓦锡和卡文迪许的不同点在于卡文迪许对于追问化学规律这个方面没有那么感兴趣,而这一点恰好是玻义耳强调的,这其背后的实质是建立系统理论,拉瓦锡在这一点上继承了玻义耳追求宏大物质观的学术思想。
最后关于化学这一门学科的发展,赵老师总结到化学是一门中心学科,是一门唯一有工业支撑的中心科学。化学与生命、材料、信息等科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科。化学也是一门社会迫切需要的中心科学,与衣、食、住(建材、家具)、行(汽车、道路)都有密不可分的关系。化学是人类使用新材料的源泉,材料是社会进步的标志之一,化学就是我们的生活,我们的未来。
彭笑刚老师在在高山科学经典节目中
彭老师也对当今社会上关于化学学科的讨论根据自身的感受阐述了自己的见解。他提到很多人认为化学是天坑专业,这其实存在很多误区。
例如我国芯片卡脖子问题的实质就是材料加工在原子、分子水平操控半导体的事情,这是化学家的事情。华为的任正非就认为在学校应该多培养学生在数学、物理、化学学科的学习,尤其是化学。我实验室毕业学生中一半都在做芯片方面的研究工作。我们中国真正要做的事情,或者全人类要做的重要事情之一就是芯片加工的工艺开发和设计。人类正常的生命活动,寿命的延长,身边随处可见的各种高分子物质,都能看见化学的身影等等,化学是唯一一个具有工业支撑的一级学科,化学创造的工业革命实际上沉默无声的。
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。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
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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”。