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第五节 未来化学革命的展望

作者:廖正衡/王玉生 当前章节:1897 字 更新时间:2026-6-23 07:54

根据化学史上二次化学革命的发展规律,大胆地预测和展望未来化学革 命是可能的,也是必要的。

一、未来化学革命的标志

20 世纪以来的化学发展从反应领域向结构领域迅速渗透,可以预见关于 化学功能的化学理论将成为现代化学理论的高峰,从而有可能成为未来的化 学主导性理论的基础,并渗透到化学各个领域。因为,随着人们对化学反应 的深入认识和关于化学结构理论的日臻完善,有可能导致人们对化学反应认 识的最大程度的自由,人们仿佛可以“随心所欲”地支配化学反应,形成新 的化学物质,充分发挥化学理论知识的功能就必然成为主要方面。

在日本文部省制定的科学发展白皮书中,对今后化学发展的预测项目, 基础化学研究的 75%是以合成化学为主的功能化学问题,占绝大多数的比 重。1982 年以来美国国民经济总产值中借助功能化学(目前主要以合成化学 为主体)技术获得的比例已占到 20%。目前,美国已有一半以上的化学家正 直接和间接从事合成化学研究与运用①。

未来的化学主导理论可能是以第一次化学革命成果(化学反应理论成 果)和第二次化学革命成果(化学结构理论成果)相结合的关于物质化学功 能的理论,其标志将是分子工程学理论的诞生。它的广泛运用必将进一步扩 大化学实践的范围,开拓新的化学实践领域,使人们能不断地合成新材料, 开发新能源,检验新理论。这将是化学理论同化学实践的紧密结合,并且达 到史无前例的程度。

分子工程学理论所产生的转折性建构将体现在以下二个方面。一是彻底摆脱盲目和随机式的化学实验过程而转向计算机或自动模拟化的化学试验过 程,减轻化学研究人员的非创造性劳动的强度,以从事更深刻的创造活动。 二是从化学技术理论角度实现目前似乎尚不能做到的一切。例如在当代的激 光化学中,由于采用了激光化学新技术而实现了以前根本做不到的事情,如 使许多化学反应的产率几乎可达 100%;还可以进行单个原子或分子的反 应,以及过去必须在极端条件(超高温、高压等非常规条件)下进行的化学 反应,也可以在温和条件下进行,即反应条件将随着化学技术的进步而趋于 温和,等等。

二、现代化学发展中的革命因素

现代化学发展中就已包含着未来产生化学革命的重要因素。它们的相互 作用和相互促进,是产生未来化学革命的动力。现代化学革命中的未来因素 可以分为客观因素和主观因素二个方面。

现代化学的分支学科如激光化学、分子生物化学和生命化学等学科,日 益成为化学发展的主流,化学已从分解已知物质和以解释为主转变为以合成 未知物质和以创造为主的局面。这一趋势可能使化学进化到一个新的时期。 这是促进化学主导理论发生转折性建构的重要客观因素。

经过二次化学革命以后,人们日益重视化学工作者创造性的培养,更加 重视化学教育的作用和意义。化学家群体素质的不断提高,将极大程度地释 放和发挥人的能动作用和创造力。这是未来化学革命产生的主观因素。

① [日]汤川泰秀:“未来的基础化学”,《科学与哲学》,1979 年,第 5 期,第 14 页。

可以看出,未来化学革命的产生可能还需要一个相当长的时期。因为当 代化学主导理论正处于兴旺蓬勃的上升阶段,20 世纪以来诞生的化学结构理 论为主体的化学主导理论向其它化学领域的渗透还在进行。因此迅速发生转 折性建构的可能性还不大。此外,现代化学主导理论自身尚有待于进一步完 善化。比如,量子化学对分子的认识也还只是初步的,“仅有少数最平常分 子的少数性质,可以用计算方法得到接近实验的准确度”。目前化学主导理 论所处的状况同拉瓦锡之后和道尔顿之前的状况比较相似。因此现代化学需 要一个能够综合近 90 年来化学发展的“现代的道尔顿”。再者是现代化学主 导理论也需要进一步综合,以增强化学理论的核心程度,如化学键理论中的 价键理论、分子轨道理论等还未能找到统一的形式。还有,尽管随着电子计 算机的广泛应用已开拓出计算化学的新领域,但对于高分子和巨分子中原子 价键的处理仍然比较遥远。与此同时,第二次化学革命开拓的一大片化学新 领域,也有待于化学家去耕耘。因此,未来化学革命的发生还需要有个较长 的酝酿时期。目前的化学状况可以说是正处于当今化学主导理论占统治地位 的“潜化学革命”时期。我们坚信,只要通过辛勤的劳动和坚韧不拔的努力, 就可以更早地迎接未来化学革命的到来。

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