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          道爾頓、波義耳、拉瓦錫,誰是近代化學之父?高山科學經典導讀《化學基礎論》

          2023年8月26日晚八點,科學傳播公益項目“高山科學經典”邀請到中國科學院院士,復旦大學化學系教授趙東元,浙江大學化學系教授,國家特聘專家彭笑剛,清華大學科學史系博士研究生嚴弼宸擔當主持,一起導讀《化學基礎論》。

          化學家拉瓦錫被稱為“近代化學之父”,他通過對氧化現象的觀察和實驗,發現了氧氣是燃燒普遍需要的要素,基于此,他推翻了占統治地位的“燃素理論”并建立了新的物質命名法,直到今天我們的化學元素體系還建立在拉瓦錫提出的化學命名法的基礎之上。

          庫恩在《科學革命的結構》中就拉瓦錫用“氧化說”取代“燃素說”的貢獻視作和哥白尼用日心說取代地心說相當。因此,拉瓦錫發動了一場化學革命?!痘瘜W基礎論》便是拉瓦錫這一系列工作的總結。

          此次直播過程中,趙東元老師也是從拉瓦錫的生平、前拉瓦錫時代的化學、《化學基礎論》簡介、后拉瓦錫時代—現代化學的發展這四個部分展開。

          拉瓦錫1743年8月26日出生于巴黎。其父親是一名著名律師,母親在他五歲時就去世了。11歲時拉瓦錫進入名師云集的法國著名學府馬扎林學院(College Mazarin)中等學府學習,1794年5月8日,拉瓦錫因為包稅官的身份,法國把自己偉大的兒子判處了死刑。

          拉瓦錫有一位親密的助手和管家,就是他的妻子瑪麗·波爾茲。拉瓦錫夫婦經常在家舉行一些科學集會,邀請巴黎的科學家們參加。大衛1788年創作的油畫《拉瓦錫夫婦肖像》無言地描繪出他們的甜蜜愛情和美滿生活,這幅油畫還作為《紅與黑》《羊脂球》《復活》這些名著的封面。雖然拉瓦錫可以和牛頓、達爾文比肩,但從科普的角度,化學家的科普相較于物理學家、生物學家還不成熟,這也是高山科學經典導讀這本《化學基礎論》的原因之一。

          趙東元院士在在高山科學經典節目中

          趙老師總結了拉瓦錫關鍵的科學貢獻。1772年拉瓦錫用氧化說取代了燃素說,1774年拉瓦錫通過一系列實驗后正式表達了質量守恒定律。1787年拉瓦錫主要進行化學命名法的改革,他在《化學命名法》中正式提出了這一命名系統,形成了至今沿用的化學命名體系。1789年拉瓦錫在巴黎出版《化學基礎論》,這是第一部真正意義上的化學教科書,在此書中他成功地將很多實驗結果通過自己的氧化理論進行了圓滿的解釋。

          此次直播過程中,博士研究生嚴弼宸也以化學史上三位杰出人物玻義耳、拉瓦錫、道爾頓是誰使化學真正成為了一門現代科學話題開啟了兩位老師的圓桌討論。彭老師首先肯定了趙老師在導讀最后認為化學是沒有圣杯的這一觀點,最后補充認為化學作為一個復雜的學科,實際上化學是在不同的維度上對世界物質的理解。玻義耳是把化學從煉金術發展成為一門學科的奠基人,道爾頓建立原子論的立論基礎有兩個,一個是能量守恒,還有一個是不同的物質或元素在進行反應的時候是按照一定比例進行的,而這種比例的最小單位就是原子。如果再給拉瓦錫一些時間,原子論、分子假說等科學成果也可能會有他的身影。

          嚴弼宸(左)、趙東元老師(右上)、彭笑剛(右下)在高山科學經典節目中

          趙老師也分享到這三位化學家在不同時期對化學這樣的顯微科學的建立有其獨有的貢獻,而拉瓦錫善于總結、思辨、質疑,所以他在前人的工作基礎上能提煉實驗的理論,這是他的厲害之處。嚴弼宸認為這三位化學家誰是化學之父其實并沒有標準答案,化學是沒有圣杯的,我們討論這個問題其實就是要把不同的時期的化學家的貢獻呈現出來,讓大家了解各自在不同的時代背景下為化學的發展做出了那些工作。

          嚴弼宸博士提到,在化學史家的眼中,實驗在拉瓦錫的化學工作中究竟占有什么地位是有爭議的。拉瓦錫本人強調任何理論都必須有實驗支撐,而化學史家發現拉瓦錫和其反對者不同的點并不在于他更會或者做了更多的實驗,恰恰是因為他構造了一個不一樣的更宏大的一個理論。拉瓦錫以一種新的系統秩序容納一切化學現代發現的做派,這對其經驗實驗論者是不買賬的。

          對此,趙老師則認為拉瓦錫的妻子瑪麗用油畫的形式記錄了拉瓦錫做實驗的痕跡,足以可見,拉瓦錫是很重視化學的實驗工作的。彭老師補充認為拉瓦錫有自己的原創實驗如呼吸實驗,金剛石燃燒,但拉瓦錫的實驗更多體現在定量性上。當時能和拉瓦錫匹敵的就是卡文迪許,拉瓦錫和卡文迪許的不同點在于卡文迪許對于追問化學規律這個方面沒有那么感興趣,而這一點恰好是玻義耳強調的,這其背后的實質是建立系統理論,拉瓦錫在這一點上繼承了玻義耳追求宏大物質觀的學術思想。

          最后關于化學這一門學科的發展,趙老師總結到化學是一門中心學科,是一門唯一有工業支撐的中心科學?;瘜W與生命、材料、信息等科學有非常密切的聯系,產生了許多重要的交叉學科?;瘜W也是一門社會迫切需要的中心科學,與衣、食、住(建材、家具)、行(汽車、道路)都有密不可分的關系?;瘜W是人類使用新材料的源泉,材料是社會進步的標志之一,化學就是我們的生活,我們的未來。

          彭笑剛老師在在高山科學經典節目中

          彭老師也對當今社會上關于化學學科的討論根據自身的感受闡述了自己的見解。他提到很多人認為化學是天坑專業,這其實存在很多誤區。

          例如我國芯片卡脖子問題的實質就是材料加工在原子、分子水平操控半導體的事情,這是化學家的事情。華為的任正非就認為在學校應該多培養學生在數學、物理、化學學科的學習,尤其是化學。我實驗室畢業學生中一半都在做芯片方面的研究工作。我們中國真正要做的事情,或者全人類要做的重要事情之一就是芯片加工的工藝開發和設計。人類正常的生命活動,壽命的延長,身邊隨處可見的各種高分子物質,都能看見化學的身影等等,化學是唯一一個具有工業支撐的一級學科,化學創造的工業革命實際上沉默無聲的。

          與科學家一起讀好書,“高山科學經典”是一個由高山書院發起的公益科學傳播項目。邀請百位知名科學家每周導讀一本科學經典書籍,引領公眾參與閱讀的大型科學傳播公益項目,旨在提升全民科學素養、培育科學精神、傳播科學思想。期望在全民學科學的時。背景下,高山科學經典能在科學傳播領域盡一份綿薄之力。

          高山科學經典項目書單

          高山科學經典的目標是,讓科學精神通過書籍,跨越地域、階層、年齡、民族的界限,傳播到每個角落、每個人心中。希望科學成為一種生活方式。與科學家們跨界對談,讓科學更有趣。

          高山科學經典世界讀書日發布會現場

          未來,“高山科學經典”項目將打造三大重點產品:出版《高山科學經典》系列叢書;開展線上導讀直播;沉淀專業級科學導讀視頻節目。達到出版、傳播、教育多重效應。開展全民科學閱讀,共同推動“科學復興”,提升全民族科學文化素質,實現“公心大用”。

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