化学与人类

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浅谈化学对人类社会发展的作用

段俊玲

摘要:从人类的物质基础、相关学科发展、生存环境、及健康水平

角度简要阐述了化学对人类社会发展的作用。

关键词:化学社会发展生存环境

恩格斯[1]说过:“化学既是关于自然的科学,又是关于人的科学。在

当代科学的发展趋势中,它们正在走向统一。因此,现代化学不仅是认

识生命过程与进化的手段,也是人类生存的手段和获得解放的手段”。

它的各个研究领域无不直接或间接地关系到人类社会的发展问题。当前,

随着社会的化学化和化学的社会化趋势广泛而深入的发展,现代化学

正在成为“一门满足社会需要的中心科学”[2],创造着现代物质文明和

精神文明,深刻地影响着人的全面发展。

人类生活在千变万化的世界中,接触最多而又最深刻的变化是化

学变化。化学的发展,除了有造福于人类的一面之外,还有危及人类生

存的一面。人们在认识世界和改造世界的实践中越来越认识到,人类得

到满足的程度越高,所付出的代价也越大。人类要想长久生存下去,不

能只顾利用自然资源,更不能野蛮地征服自然界,而是要重视保护自

然界,使自然界和社会进步协调发展。

1．化学对人类物质基础的作用

化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究

物质转化的规律和控制手段。在此基础上，实现物质的人工转化和合成；

并且对生活、生命和生产中的化学过程实现按需调控。

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进入20世纪以来，人类开始遇到人口增长、资源匮乏，环境恶化等

问题的威胁。不过在过去100多年中，化学以其理论和方法通过分析、

合成和控制化学过程等手段，在解决这些问题时起到了核心和基础作

用。

化学之所以在20世纪中成为解决人类进步的物质基础的核心科学，

主要有三个原因。

①化学不但能够大量制造各种自然界已有的物质，而且能够根据人

类需要创造出自然界本不存在的物质。最初还认为生物体内的生物物质

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质

的思想禁锢，在这以后合成化学获得了大发展。最为突出的成果是模拟

天然高分子的合成高分子材料(如合成橡胶、合成纤维和塑料)。它们不

但为人类吃穿用提供了大量适用的材料，而且使化学家能够在认识聚合

反应和聚合物结构与性质关系的基础上迈向蛋白质、核酸等大分子的合

成。这为研究后者的结构—功能关系打下基础。

目前这些生物大分子的合成已经在一定程度上“自动化”，并与生

物学中的PCR技术一起构成制造和创造生物大分子的核心技术。

②化学能够提供组成分析和结构分析手段，使人们能够在分子层次

上认识天然的和合成的物质与材料的组成和结构，掌握和解释结构性

质—功能的关系，并且能够预测某种结构的分于是否可以存在？在什么

条件下存在？有了这些基础，化学就能针对需要“裁剪”和设计分子。

③化学掌握了决定化学过程的热力学、动力学理论，并用于解决生

产和生活问题；而且能从理论上指导新物质〔如催化剂)和反应新条件

(如高压、高温、超临界状态)的设计和创造，从而能够达到大自然所不

能达到的目标。

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2.化学在相关学科发展中的作用

（1）化学研究带动其他学科的过程研究[3]。化学研究使人们逐渐掌

握了物质变化的规律和各类化学反应的机理；也使人们能够在掌握化学

反应的时空变化规律的基础上认识化学过程，揭示自然界物质变化的本

质。这方面的研究是工业、农业、环境保护、能源等方面科学研究的推

动力。在各个方面，化学与其他学科融合之后分化出许多研究各种化学

过程的学科。例如，化学引用化学热力学、化学动力学的概念和方法与

土壤学融合，研究土壤中物质转化和迁移规律，发展了土壤化学；同样，

引用化学热力学、化学动力学概念和方法，研究水体中物质转化和迁移

规律诞生了水化学。接着，水化学和土壤化学又进一步在解决水体、土

壤中有害物质的转化和迁移问题上发挥其重要作用，成为环境化学的基

础。河流和港湾的泥砂淤积过程从用惰性微粒加情性流体的物理模型发

展成为活性微粒加活性流体的物理化学模型；光化学雾形成和大气臭氧

层消失从单纯现象的观察、宏观测量以及来源的寻找，发展到认识机理，

跟踪、模拟和控制过程，如此等等，都是化学推动的结果。

可以说，化学过程无所不在。今后还要用化学研究解决过程控制的

问题。例如，所有材料(从天然材料如皮肤、骨、橡胶等到合成材料如

塑料、合成纤维等)的老化和降解是极其普遍的自由基参与的氧化过

程．需要用化学研究过程的本质，设法阻止和推迟其进程。

（2）化学带动了材料科学的发展。从利用天然材料到创造和利用

合成材料是人类历史中的一大关键性进步，是化学发展的里程碑。从萌

芽时期起，化学家就积累了不少制备与合成化学物质的经验，而后总结

这些经验形成了化学合成理论和技术，发展成为合成化学。到40年代以

后，以模仿生物材料(如橡胶、蚕丝等)为目标的高分子合成以及作为它

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的基础的聚合反应研究蓬勃发展，成为现代材料科学建立和发展的第一

步。Ziegler—Natta催化剂是一个突破(1963年Nobel化学奖)，它实现

了定向有规高分子的合成，是有序结构研究的极其重要的提示。做到控

制聚合过程和聚合物结构就引起了后来的一系列重要进展，其中最为突

出的是作为控制条件的催化剂研究。20世纪早期的材料研究大部分针对

结构材料和基本材料。后来，功能材料成为热点，电子、航天、高速运

输工具、快速通信等进展主要起端于象高纯单晶硅、光导纤维、耐极端

条件的材料、各种能量转化材料和敏感材料等：在这些无机和有机功能

材料研究中，化学是原始创新的龙头。只有掌握结构—性质—功能的关

系以及合成和组装的化学过程，才能设计合成新的功能材料。半导体、

液晶、分子筛等就是突出的例子。目前的智能材料研究方兴未艾，从传

感器开始，进而研究仿生材料、仿生器件、能够工作的芯片，以及微流

体技术(microfluidictechnique)。在这里需要化学的不仅在于化学合

成所提供的分子和材料，更重要的是依靠化学弄清工作原理以及功能和

结构的关系。化学创立了研究物质结构和形态的理论、方法和实验手段，

认识了物质的结构与性能之间的关系和规律，为设计具有各种特殊功能

的化学品提供了有效的方法和手段。

3．化学对人类生存环境的作用

现代化学的发展,除了造福于人类的一面之外,还有危及人类生

存的一面。

地球的资源储量是有限的，尤其是矿产资源、石油、天然气和煤。

它们既是人类的主要物质资源，又是主要的生产原料。人类的不合理开

发势必造成对生态环境的严重破坏。这已经成为全世界有识之士的共

识。由于人类对资源消耗的急剧增加,使得人类生存环境受到严重破

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坏。最典型的实例就是由于大量燃烧化学燃料(石油、煤炭、天然气)，

向大气排放大量的二氧化碳而产生的地球温室效应。温室效应已经引起

了地球上一系列的气候反常，并且随着向大气排放的二氧化碳量的增加,

这种反常还将加剧。其次，由于世界每年约有大量的化工冶金产品，上

百亿吨废物倾入地壳、江河、海洋之中以及滥用化学肥料、农药和除草

剂等，造成土壤和水系环境严重恶化,既会直接危害人类，又会扩散破

坏生物圈，长期地影响着人类的生存。

化学在保护生态环境中处于不可替代的地位，起着独特的作用。要

解决环境污染问题,还得靠化学及其它工业自身的技术进步。当前要加

强化工、冶金等大的污染源工业的生产过程和改善，走发展高技术含量

的产业之路，开发“全消化”生产工艺，使工业废物减少到最低程度。

其次是加强工业废物处理和监督，开发废物再利用的新技术，化害为利，

变废为宝，充分发挥化学的能动作用。

4.化学对促进人类健康的作用

生命活动是最复杂的现象。在长期进化过程中,人体已经形成一个

高度自我调节的开放系统。化学物质通过人体的吸收和排泄而处于大循

环中,影响着人体的结构与功能。化学物质进入人体后,不仅起营养作

用,还起调节、控制作用。人的生病和治病、衰老和疲劳以及脑活动与

神经传导等,无不与化学物质有关。缺少维生素会加速老化,乳酸在肌

肉内积累就会感到疲劳,钙离子水平调节视觉变化等。在人体内既有有

机物,也有无机物;既有生物大分子,又有金属离子。它们可使一些生

命物质激活或抑制,形成连锁式的化学反应和相应的生命过程,从而

表现各种各样的功能。人体的物质素质和精神素质是相互影响的,人体

内存在着许多相互反馈的化学作用机制,起着控制和调节局部乃至全

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身的作用。所以,研究人体生命过程的化学机制与控制,具有重大的理

论意义和实际意义。近年来发展起来的功能食品就是一种通过其所含特

殊成分能充分显示身体的防御功能,预防疾病和促进健康的工程化食

品。主要包括防老化食品、抗肿瘤食品、糖尿病患者专用食品、老年护

肤和护发食品等。之所以它具有多种特殊功能,是因为它们含有多种生

理活性物质,如膳食纤维、抗肿瘤多糖、功能性单糖、多元糖醇和强力

甜味剂、不饱和脂肪酸油脂、磷脂、酶类和非酶类自由基清除剂、多种

维生素、硒、锗、铬、铁、铜、锌等多种微量元素。它能够通过改变膳

食条件和发挥食品本身的调节功能来达到提高人类健康的目的。

综上所述,人类面临许多世界性问题,如人口爆炸、粮食危机、能

源短缺、资源耗竭、环境污染、生态失去平衡等[4]。这些问题不是某个

国家的问题,而是同在一个地球上生活的人类的共同问题,它把全人

类的命运紧紧地联系在了一起。由于化学在解决这些问题中能发挥积极

而有效的作用,因而化学便具有全人类价值。人的价值是人类发展的重

要标志,化学在为人类谋福利中,将会促进人类健康水平的提高。化学

对人类社会发展的作用有好的一面,也有坏的一面。这并不是因为化学

科学本身的问题,而是由于应用它的人类所造成的。因此,人们在化学

实践中必须充分认识到保护生态环境的重要性,积极主动地解决化学

过程中存在的问题。只有这样,才能在地球这个大家庭里建立人类持久

的幸福。

参考文献：

[1]中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局.恩格斯·马克思恩

格斯选集[M].北京:人民出版社,1995。

[2]曹家帧等译.化学中的机会[M].北京:中国化学出版社,1986。

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[3]吴光宗,戴桂康,现代科学技术革命与当代社会[M].北京:北京航

空航天大学出版社,1995。

[4]唐有祺，王夔.化学与社会[M].北京：高等教育出版社，2001。