資源簡介

淺談化學對人類社會發展的作用
段俊玲
摘　要:　從人類的物質基礎、相關學科發展、生存環境、及健康水平角度簡要闡述了化學對人類社會發展的作用。
關鍵詞:　化學　社會發展　生存環境
恩格斯[1]說過:“化學既是關于自然的科學, 又是關于人的科學。在當代科學的發展趨勢中, 它們正在走向統一。因此, 現代化學不僅是認識生命過程與進化的手段, 也是人類生存的手段和獲得解放的手段”。它的各個研究領域無不直接或間接地關系到人類社會的發展問題。當前, 隨著社會的化學化和化學的社會化趨勢廣泛而深入的發展, 現代化學正在成為“一門滿足社會需要的中心科學”[2], 創造著現代物質文明和精神文明, 深刻地影響著人的全面發展。
人類生活在千變萬化的世界中, 接觸最多而又最深刻的變化是化學變化?；瘜W的發展, 除了有造福于人類的一面之外, 還有危及人類生存的一面。人們在認識世界和改造世界的實踐中越來越認識到, 人類得到滿足的程度越高, 所付出的代價也越大。人類要想長久生存下去, 不能只顧利用自然資源, 更不能野蠻地征服自然界, 而是要重視保護自然界,使自然界和社會進步協調發展。
1．化學對人類物質基礎的作用
化學的研究對象是物質，研究物質組成與結構和性能的關系，研究物質轉化的規律和控制手段。在此基礎上，實現物質的人工轉化和合成；并且對生活、生命和生產中的化學過程實現按需調控。
進入20世紀以來，人類開始遇到人口增長、資源匱乏，環境惡化等問題的威脅。不過在過去100多年中，化學以其理論和方法通過分析、合成和控制化學過程等手段，在解決這些問題時起到了核心和基礎作用。
化學之所以在20世紀中成為解決人類進步的物質基礎的核心科學，主要有三個原因。
①化學不但能夠大量制造各種自然界已有的物質，而且能夠根據人類需要創造出自然界本不存在的物質。最初還認為生物體內的生物物質不可能人工制造，但是1928年尿素的合成打破了不能人工合成生物物質的思想禁錮，在這以后合成化學獲得了大發展。最為突出的成果是模擬天然高分子的合成高分子材料(如合成橡膠、合成纖維和塑料)。它們不但為人類吃穿用提供了大量適用的材料，而且使化學家能夠在認識聚合反應和聚合物結構與性質關系的基礎上邁向蛋白質、核酸等大分子的合成。這為研究后者的結構—功能關系打下基礎。
目前這些生物大分子的合成已經在一定程度上“自動化”，并與生物學中的PCR技術一起構成制造和創造生物大分子的核心技術。
②化學能夠提供組成分析和結構分析手段，使人們能夠在分子層次上認識天然的和合成的物質與材料的組成和結構，掌握和解釋結構(性質—功能的關系，并且能夠預測某種結構的分于是否可以存在？在什么條件下存在？有了這些基礎，化學就能針對需要“裁剪”和設計分子。
③化學掌握了決定化學過程的熱力學、動力學理論，并用于解決生產和生活問題；而且能從理論上指導新物質〔如催化劑)和反應新條件(如高壓、高溫、超臨界狀態)的設計和創造，從而能夠達到大自然所不能達到的目標。
2. 化學在相關學科發展中的作用
（1）化學研究帶動其他學科的過程研究[3]。化學研究使人們逐漸掌握了物質變化的規律和各類化學反應的機理；也使人們能夠在掌握化學反應的時空變化規律的基礎上認識化學過程，揭示自然界物質變化的本質。這方面的研究是工業、農業、環境保護、能源等方面科學研究的推動力。在各個方面，化學與其他學科融合之后分化出許多研究各種化學過程的學科。例如，化學引用化學熱力學、化學動力學的概念和方法與土壤學融合，研究土壤中物質轉化和遷移規律，發展了土壤化學；同樣，引用化學熱力學、化學動力學概念和方法，研究水體中物質轉化和遷移規律誕生了水化學。接著，水化學和土壤化學又進一步在解決水體、土壤中有害物質的轉化和遷移問題上發揮其重要作用，成為環境化學的基礎。河流和港灣的泥砂淤積過程從用惰性微粒加情性流體的物理模型發展成為活性微粒加活性流體的物理化學模型；光化學霧形成和大氣臭氧層消失從單純現象的觀察、宏觀測量以及來源的尋找，發展到認識機理，跟蹤、模擬和控制過程，如此等等，都是化學推動的結果。
可以說，化學過程無所不在。今后還要用化學研究解決過程控制的問題。例如，所有材料(從天然材料如皮膚、骨、橡膠等到合成材料如塑料、合成纖維等)的老化和降解是極其普遍的自由基參與的氧化過程．需要用化學研究過程的本質，設法阻止和推遲其進程。
（2）化學帶動了材料科學的發展。從利用天然材料到創造和利用合成材料是人類歷史中的一大關鍵性進步，是化學發展的里程碑。從萌芽時期起，化學家就積累了不少制備與合成化學物質的經驗，而后總結這些經驗形成了化學合成理論和技術，發展成為合成化學。到40年代以后，以模仿生物材料(如橡膠、蠶絲等)為目標的高分子合成以及作為它的基礎的聚合反應研究蓬勃發展，成為現代材料科學建立和發展的第一步。Ziegler—Natta催化劑是一個突破(1963年Nobel化學獎)，它實現了定向有規高分子的合成，是有序結構研究的極其重要的提示。做到控制聚合過程和聚合物結構就引起了后來的一系列重要進展，其中最為突出的是作為控制條件的催化劑研究。20世紀早期的材料研究大部分針對結構材料和基本材料。后來，功能材料成為熱點，電子、航天、高速運輸工具、快速通信等進展主要起端于象高純單晶硅、光導纖維、耐極端條件的材料、各種能量轉化材料和敏感材料等：在這些無機和有機功能材料研究中，化學是原始創新的龍頭。只有掌握結構—性質—功能的關系以及合成和組裝的化學過程，才能設計合成新的功能材料。半導體、液晶、分子篩等就是突出的例子。目前的智能材料研究方興未艾，從傳感器開始，進而研究仿生材料、仿生器件、能夠工作的芯片，以及微流體技術(microfluidic technique)。在這里需要化學的不僅在于化學合成所提供的分子和材料，更重要的是依靠化學弄清工作原理以及功能和結構的關系。化學創立了研究物質結構和形態的理論、方法和實驗手段，認識了物質的結構與性能之間的關系和規律，為設計具有各種特殊功能的化學品提供了有效的方法和手段。
3．化學對人類生存環境的作用
現代化學的發展, 除了造福于人類的一面之外, 還有危及人類生存的一面。
地球的資源儲量是有限的，尤其是礦產資源、石油、天然氣和煤。它們既是人類的主要物質資源，又是主要的生產原料。人類的不合理開發勢必造成對生態環境的嚴重破壞。這已經成為全世界有識之士的共識。由于人類對資源消耗的急劇增加, 使得人類生存環境受到嚴重破壞。最典型的實例就是由于大量燃燒化學燃料(石油、煤炭、天然氣)， 向大氣排放大量的二氧化碳而產生的地球溫室效應。溫室效應已經引起了地球上一系列的氣候反常，并且隨著向大氣排放的二氧化碳量的增加, 這種反常還將加劇。其次，由于世界每年約有大量的化工冶金產品，上百億噸廢物傾入地殼、江河、海洋之中以及濫用化學肥料、農藥和除草劑等，造成土壤和水系環境嚴重惡化, 既會直接危害人類，又會擴散破壞生物圈，長期地影響著人類的生存。
化學在保護生態環境中處于不可替代的地位，起著獨特的作用。要解決環境污染問題, 還得靠化學及其它工業自身的技術進步。當前要加強化工、冶金等大的污染源工業的生產過程和改善，走發展高技術含量的產業之路，開發“全消化”生產工藝，使工業廢物減少到最低程度。其次是加強工業廢物處理和監督，開發廢物再利用的新技術，化害為利， 變廢為寶，充分發揮化學的能動作用。
4. 化學對促進人類健康的作用
生命活動是最復雜的現象。在長期進化過程中, 人體已經形成一個高度自我調節的開放系統。化學物質通過人體的吸收和排泄而處于大循環中, 影響著人體的結構與功能?；瘜W物質進入人體后, 不僅起營養作用, 還起調節、控制作用。人的生病和治病、衰老和疲勞以及腦活動與神經傳導等, 無不與化學物質有關。缺少維生素會加速老化, 乳酸在肌肉內積累就會感到疲勞, 鈣離子水平調節視覺變化等。在人體內既有有機物, 也有無機物; 既有生物大分子, 又有金屬離子。它們可使一些生命物質激活或抑制, 形成連鎖式的化學反應和相應的生命過程, 從而表現各種各樣的功能。人體的物質素質和精神素質是相互影響的, 人體內存在著許多相互反饋的化學作用機制, 起著控制和調節局部乃至全身的作用。所以, 研究人體生命過程的化學機制與控制,具有重大的理論意義和實際意義。近年來發展起來的功能食品就是一種通過其所含特殊成分能充分顯示身體的防御功能, 預防疾病和促進健康的工程化食品。主要包括防老化食品、抗腫瘤食品、糖尿病患者專用食品、老年護膚和護發食品等。之所以它具有多種特殊功能, 是因為它們含有多種生理活性物質, 如膳食纖維、抗腫瘤多糖、功能性單糖、多元糖醇和強力甜味劑、不飽和脂肪酸油脂、磷脂、酶類和非酶類自由基清除劑、多種維生素、硒、鍺、鉻、鐵、銅、鋅等多種微量元素。它能夠通過改變膳食條件和發揮食品本身的調節功能來達到提高人類健康的目的。
綜上所述, 人類面臨許多世界性問題, 如人口爆炸、糧食危機、能源短缺、資源耗竭、環境污染、生態失去平衡等[4]。這些問題不是某個國家的問題, 而是同在一個地球上生活的人類的共同問題, 它把全人類的命運緊緊地聯系在了一起。由于化學在解決這些問題中能發揮積極而有效的作用, 因而化學便具有全人類價值。人的價值是人類發展的重要標志, 化學在為人類謀福利中, 將會促進人類健康水平的提高?；瘜W對人類社會發展的作用有好的一面, 也有壞的一面。這并不是因為化學科學本身的問題, 而是由于應用它的人類所造成的。因此, 人們在化學實踐中必須充分認識到保護生態環境的重要性, 積極主動地解決化學過程中存在的問題。只有這樣, 才能在地球這個大家庭里建立人類持久的幸福。
參考文獻：
[1] 中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局.恩格斯·馬克思恩格斯選集[M].北京:人民出版社,1995。
[2]曹家幀等譯.化學中的機會[M].北京:中國化學出版社,1986。
[3]吳光宗, 戴桂康, 現代科學技術革命與當代社會[M].北京:北京航空航天大學出版社,1995。
[4] 唐有祺，王夔.化學與社會[M].北京：高等教育出版社，2001。

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