作者:张国文 来源:中国青年报 发布时间:2014-7-16 9:56:54
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南开化学教授杨光明:青出于蓝是化学反应

 

在南开大学教授杨光明的化学课上,没有实验室的白大褂,也没有复杂精密的化学仪器。

分子式偶尔才会出现。比如,当介绍自己研究组完成的一篇无机化学论文,他把分子结构图画了出来、涂上颜色,让学生们判断它像什么。同学们欣喜地发现,那是一只栩栩如生的蜻蜓。另一个分子像极了正在骑车走钢丝的杂技演员。国外一个研究组做出的纳米小人系列,让人联想起亚当和夏娃的故事。

“翻开任何一本化学杂志,艺术家能想象出很多东西。”杨光明对中国青年报记者说。他在课上展示的就包括分子结构像小狗的一种烯、“企鹅酮”,还有嬉皮士分子、章鱼分子、青蛙分子,甚至释迦牟尼分子。

他提醒学生们,无论学习什么专业,都要自己给自己找乐,想尽一切办法去发现学习中好玩的地方。他31年前毕业于南开化学系,跟化学打了半辈子交道。

常常可见有关化学的不当说法,比如“化学品危害人体”

这些学生来自不同的专业,金融、外语、物理、数学、医学……唯独没有化学。4年前,当这位化学系教授、博士生导师决定在南开大学开设《化学与社会》公共选修课时,就设定了一个条件:化学专业学生不要选修。对他们来说,这门课不够深。而且,他的这门课,更多是向“外人”说明化学。

第一堂课上,杨光明就声明没有需要背诵的东西,也没有固定的教材。每个学生期末要交一篇专题阅读报告,围绕化学与自己的本专业内容,写出个人体会。他的想法很简单,只要能让学生们感到化学是好玩的,而且跟自己有密切的关系,就可以了。

这位“理工男”还花了很大力气用化学知识去解读古典诗词。他指出,明代名臣于谦的《石灰吟》,“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间”,就是把石灰石中的碳酸钙煅烧成氧化钙的化学反应过程。

在他看来,唐代诗人杜甫写珍珠“开视化为血”的《客从》,也“描述了一个典型的化学反应”——珍珠的主要成分是碳酸钙,长期吸收空气中的水蒸汽和二氧化碳,变成可溶于水的碳酸氢钙,年深日久成为一滩液体,跟“水滴石穿”的原理一样。

在南开大学举办的一个“传统文化与大学教育”高层论坛上,他用这些例子来说明“文化和化学的血缘关系”。听众中的一位文学教授感慨:“如果当初是您教我,我就不会学不好化学了!”

跟许多化学界同行一样,杨光明感到遗憾的是,很多人对化学缺乏认知,甚至带有偏见。2008年,三聚氰胺因毒奶粉事件臭名远扬,有人调侃,从苏丹红到三聚氰胺,我们从食物中学会了很多化学名词。媒体上也常常可见有关化学的不当用语,比如“化学品危害人体”。

杨光明说,化学物质是个很大的范畴,而有害物质只占其中的很小部分。离开化学,今天的人们就将无法生存,正如“空气污染危害健康”,但我们不能说是“空气危害健康”。

两年前,中国游泳选手叶诗文以奇迹般的表现摘取伦敦奥运会金牌,一些外国人怀疑她服用了兴奋剂。为了表达对怀疑者的嘲讽,中国网民在社交网站上编了个段子:“教练终于承认,曾给叶诗文服用一种叫做一氧化二氢的液体,来为叶诗文补充能量。”对此,一位高校环境科学的教授信以为真,公开表示“此事若真,许多中国人该认真反思了……”

结果是,这位不懂“一氧化二氢”为何物的教授上了钩,闹了笑话。

青出于蓝是化学现象,钙是端着金饭碗的乞讨者

居里夫人获得诺贝尔化学奖100年后的2011年,被联合国大会确定为“国际化学年”,以纪念化学对人类文明的贡献。当时,各国都举行了庆祝和科普活动。在国内为此举办的科普报告会上,中国科学院院士陈懿指出,人们通常认为原子能是物理学的贡献,其实这一领域先后被授予的6个诺贝尔奖中,有4个化学奖、两个物理奖。

令化学家们感到自豪的一句名言出自1965年诺贝尔化学奖得主、哈佛大学教授伍德沃德:“在上帝创造的自然界的旁边,化学家又创造了另一个世界”。但在2001年,《自然》杂志发表过一篇有关化学的评论,题为《一个被成功所埋没的学科》。

这篇评论指出,化学与其他学科的交叉产生了巨大的成功,但化学自身缺乏世人足够的认可。“对公众而言,化学科学和与它同名的化学工业常常意味着同一概念。因此,对他们而言化学就是冒烟的烟囱和污染的河流,而不是救命的灵药和太空时代的新材料。”

杨光明觉得,有时化学家专注于微观研究,而忽略了向大众的宏观说明。通过《化学与社会》课,他没打算传授高深的知识,更多是希望为消除误会尽一点力量。

他此前负责南开的化学实验中心,发现即使是化学学院的学生,对这门学科也缺乏整体的概念,不太清楚化学在整个社会里的作用。

在筹备开课时,这位化学教授想给化学列一个坐标,找到它跟其他学科的交叉点。他找到了各种以前没想过的与化学有关的领域,比如司法化学、法医化学等。“这个给我的鼓励很大,我没想到化学的功能这么强大。”他对中国青年报记者说。

他一直在梳理化学与文史哲经等学科的关系,并且把一些有趣的说法搬到了课堂上。比如,水乳交融、点石成金、青出于蓝、死灰复燃等成语都是化学现象。

他借用谜语和小魔术来加深学生对化学元素的认识。钙是“端着金饭碗的乞讨者”,而“金先生的夫人”自然是钛。 “敢怒不敢言”的谜底是空气,“国君的饮料”叫王水。把“镓铕金银钚锶镁铯”8种元素连起来念,像是在说“富贵不能淫”的道理。

“元素周期表每个元素背后都有动人的故事。”他对学生们说。

尽管外界对北京大学原校长、化学家周其凤为2011国际化学年创作的歌词《化学是你,化学是我》褒贬不一,称其为新一代“神曲”,但杨光明冒着被“拍砖”的风险向学生推荐了这首歌。他认为,周其凤的词写得很通俗,真正写出了化学的真谛。

“父母生下的你我,是化学过程的结果。你我的消化系统,是化学过程的场所……”这首歌在网上被恶搞时,杨光明专门与周其凤交流。他理解这位大名鼎鼎的化学家就是要用最通俗的语言,让老百姓了解化学。

他对开好这门课的兴趣,比做科研还大

他鼓励学生们去寻找有关化学的方方面面知识,每次用半堂课的时间,让学生自己来讲,全班同学打分。第一批登台的学生,本科目成绩可加5分,第二批加4分。

一个名叫高琪的文科生说,这门快乐的选修课,让她觉得自己每周三晚上在两个校区之间骑着自行车来回奔波是值得的。

南开医学院学生崔冰的专业是口腔医学。他试着在课堂报告中阐释了牙齿变成龋齿的过程——那是牙齿的主要组成成分羟基磷酸钙受到了酸性物质的腐蚀,是简单的酸碱反应。

在天津大学化工学院学生张忠尧看来,这是一门绝对有必要开设、为化学“正名”的课程。他希望老师继续担任一个“化学布道者”的角色,让更多人了解化学。

南开物理学院学生杨仲祥将物理与化学称为“好哥儿们”。在他看来,“在向真理的高峰攀登的路途中,总是可以看见一对互相扶持,互相勉励,同甘共苦的兄弟,他们一个叫物理,一个叫化学。”

有时,一堂课上完,学生们会自发为老师鼓掌。与此同时,也有学生直言,这门课“有些无趣”。一些理工科学生建议,老师可以多介绍化学的最新进展。而不少文科学生表示,就目前的程度,已有一些内容听不大懂了。

总体而言,在南开的众多公共选修课中,杨光明的《化学与社会》并不算热门。他设定的选课人数为100人,每次选课在50人左右。

他对这门课的效果还不太满意。每次结课,他都给学生发问卷,根据大家的意见加以改进。

有六七位化学学院的实验员和辅导员参加了这个课程小组。南开是国内化学研究重镇,但杨光明没去找其他教授,他觉得人家都太忙,不会对这样一门课感兴趣。对于教授们来说,这门公选课不会深化他们的研究。

这位56岁的无机化学教授说,现在他对开好这门课的兴趣,比做科研还大。他觉得,越来越多的人理解了化学之后,化学专业的从业者也会增加自豪感。

有一年,他应邀以院领导身份写给化学学院毕业生的寄语里,充满了自豪。

“同学们,今天,我们复习总结一下学过的部分化学基本概念。”他对毕业生们说:“你们溶解到南开这个优质品牌的大反应器中,在不断搅拌、加热、混合的过程中,进行有效碰撞,并经过老师和同学们的催化活化和自身的能量聚集,拥有了量子化的能级跃迁,成为激发态的活化分子,蓄势待发。”

“你们将转移到社会这个巨大的复杂反应体系中,沿着社会发展的轨道,遵循着平衡移动的规则,与更多处在各种能级状态的、组成和性质各异的、种类浩瀚的分子,进行不同条件的、更为激烈的碰撞、氧化、还原、杂化和PK;将会发生形式多样、内容丰富、现象奇特、机理复杂、副产物少、不可逆的人生竞争反应;选择性成键,巧妙构筑成结构新颖、功能特殊、环境友好、社会价值高的新型分子。经社会的精馏或重结晶,升华成影响世界的精品分子。”

尽管讲过那么多化学反应,有一种反应是他难以用语言解释清楚的——爱情。在他看来,化学的英文“Chemistry”是个奇妙的单词,需要形容人与人之间擦出火花、产生默契时,往往会用到这个词。

听了这位化学教授的课,很多人喜欢用化学的表达方式描述这种反应:看到你跟别人在一起,我心中不禁泛起了“PH值小于7”的感觉。(原标题:《科学人物 化学布道者》)

 
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