第三节 化学前沿发展的动力

化学科学既是一门基础理论学科，又是一门重要的应用学科。它的前沿的发展动力，从根本上来看，应来自社会发展和化学自身这两个方面。具体看来，主要表现为以下几个方面：

一、社会发展的需求

化学作为一门实用性很强的自然科学，自从诞生以来就同社会有着密切联系。社会的发展和需要不仅促成了化学科学的产生和形成，而且推动着化学科学的不断发展。正如恩格斯所指出的那样：“社会一旦有技术上的需要， 则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”化学前沿的发展正是如此，仍然需要等待社会和时代的召唤。例如，铀元素早在 1841 年就被发现了， 可是直到百年后在发现了铀核裂变现象并确认有可能成为巨大能源时，才于本世纪 40 年代形成了以铀为主要对象的化学前沿领域——核燃料化学。

20 世纪以来，还有一些其它重要的化学前沿领域，如石油化学、能源化学、高分子化学、生物有机化学、生物无机化学以及环境化学等，都是由于社会生产、人类生存和生活的需要而形成的。

二、开拓新兴学术领域的需要

化学学科新领域的开拓也是推动化学前沿发展的动力之一。诸如化学热力学、化学动力学、量子化学、化学统计力学、结构化学、核化学、基本粒子化学等学科，都是由于建立化学基础理论体系和开拓新领域的需要而形成和发展起来的。所以，在化学理论的发展过程中，这些学科都曾作为化学的前沿领域而推动了整个化学的发展。又如，宇宙化学、星际化学和地球化学的兴起，都是为揭示宇宙的秘密、阐释化学元素的起源和演化之需要而成为当前很活跃的化学前沿领域。

可以看出，开拓化学新领域主要是开拓新兴的边缘学科。据此，可以认为，边缘学科的产生和发展是学科领域开拓的突出反映。边缘学科的形成主要是依靠移植方法。具体看来它的产生与发展至少具备三个条件：

  1. 在接受移植对象的学科中具有一定的“问题背景”。这一般有两种情况：一种可能是原有研究方法已不能有效地发挥作用，如在量子化学产生以前，化学家们已感到以“化学亲合力”为基础的观点和方法无法解决化学键的本质问题；另一种可能是新的研究对象的出现需要新的研究方法，如 DNA 的结构一旦成为生物化学的研究对象，就为晶体结构分析法的移入创造了客观条件。

  2. 提供移植对象的学科较为成熟。如在物质结构研究急需新方法时， 量子力学的理论体系已基本建立，一旦把量子力学的概念、原理和方法移植到化学中去，就迅速产生了量子化学（1927 年）。

  3. 作为研究主体的科学家，必须对上述问题背景和移植对象有足够的知识基础和洞察力。这是三个条件中最为关键的条件。化学中移植方法的运用和边缘学科的开拓，显然对化学人才的教育提出了更高的要求。美国学者的见解颇有启发意义：“如果培养下一代科学人才，首先使他们在经验化学、物理化学、冶金学、晶体结构上得到训练；其次在理论物理，包括力学、电磁理论，特别是量子论、波动力学、原子和分子结构上受到培养；最后在热力学、统计力学以及我们称之为化学物理学上也得到训练，那么他们将比现在只受到化学或只受到物理学训练的人，能成为更好的科学家。”的确，现

代化学前沿研究正需要这样的科学家。三、事实、理论、方法间的互动

一个化学前沿的出现，实质上就是一个新的科学生长点的产生和形成。化学事实、理论和方法作为构成化学科学生长点的基本要素，也存在于每个化学前沿领域之中。所以，化学事实、理论和方法之间的互动或相互作用， 也就成为化学前沿不断形成和发展的内在动因。

化学新事实的发现、新理论的创立、新方法的发明，都有推动化学前沿发展的功能和作用。这一点可以在诺贝尔化学奖颁发的历史考察中，得到充分的体现和证明。

诺贝尔化学奖的颁发，一开始就十分重视重大化学科学事实的发现。因为发现新的科学事实是化学科学前沿形成和发展的基础。荷兰化学家范特霍夫（J·H·Van’t Hoff）就是因发现溶液渗透压定律和对化学反应进行基础性、创造性的研究而成为诺贝尔化学奖的第一位受奖者。其后，拉姆赛

（W·Ram-Say）发现惰性元素、居里夫人（Marie Curie）发现镭和钋、美国的尤里（H·C·Urey）发现重氢、德国的哈恩（O·Hahn）发现重核裂变、英国的桑格（F·Sanger）发现胰岛素分子的结构、克鲁（A·Klug）揭示病毒和细胞内重要遗传物质的详细结构等。这些重大科学事实的发现都曾为化学的前沿领域的发展做出了更大贡献。有的领域（如酶、重氢、核裂变、胰岛素、核苷酸等）至今仍很活跃。

重大化学事实的发现，必然促进化学理论的形成和发展，而新创立的化学理论又会成为衡量化学前沿水平的重要标志。所以，诺贝尔化学奖授予化学理论创立者也甚多。例如，瑞典阿累尼乌斯（S· A·Arrhenins）提出的电离学说、德国奥斯特瓦尔德（W·Ostwald）提出的催化剂作用理论、德国的施陶丁格（H·Standinger）提出的高分子理论、比利时普里戈金（I·P- rigogine）创立的耗散结构理论、日本福井谦一提出的前线轨道理论等。这些理论的产生和形成，都代表着不同历史时期的化学前沿的研究所达到的最高水平。

不论新的化学科学事实的发现，还是化学科学理论的创立，都离不开先进的科学方法。因此，诺贝尔化学奖委员会也极其关注对重大化学科学技术、化学方法发明者的奖励。例如，德国的哈伯（F·Habber）发明合成氨方法， 贝金斯（F·-Bergins）发明高压煤液化法，英国的马丁（A·J·P·Martin） 和赛兹（R·L·M·Synge）发明的色层分析法，加拿大赫兹伯格（G·Herzberg） 开拓与发展的测定自由基的分子光谱分析法，美籍华人李远哲发明的交叉分子束法等，无疑，上述各种科学方法对开拓化学前沿领域都是至关重要的。