孙亚飞：化学怎样改变了我们的文明

孙亚飞 中国科学院自然科学史研究所特别研究助理

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大家好，我是孙亚飞，今天我非常荣幸和大家分享化学是怎样改变了人类的生活。

汽油是人类日常生活中常用的燃料，其主要成分是烃类化合物，由碳和氢两种元素构成。烃类化合物燃烧时会产生二氧化碳和水，对地球的污染相对较小。然而，汽油是从石油中提炼出来的，石油中含有硫、氮、磷等其他元素。这些元素在提炼过程中会残留一些硫化合物，燃烧时会产生二氧化硫等有害气体。

随着精馏技术的发展，我们可以更好地纯化烃类化合物，但仍存在污染问题，主要是二氧化碳的近亲一氧化碳。一氧化碳是一种剧毒气体，对大多数动物有毒害作用。早期的汽车由于汽油燃烧不充分，会产生大量的一氧化碳和碳黑，对环境和人体健康造成威胁。

为了解决这个问题，科学家们尝试了各种方法，如添加乙醇以帮助汽油更充分地燃烧。然而，这种方法存在一些问题，例如乙醇中的水分会腐蚀汽车管道。后来，科学家米吉利发现了一种名为四乙基铅的物质，可以作为抗爆剂加入汽油中，使汽油燃烧更充分，减少一氧化碳的产生。然而，四乙基铅是有毒的，长期使用会导致空气中的铅含量过高，对人体健康产生影响。

因此，在上世纪80年代，人们开始使用无铅汽油，并逐渐在全球范围内限制含铅汽油的使用。尽管如此，空气中的铅含量仍然较高，这是一个需要解决的问题。目前，科学家们正在研究其他替代方案，如甲基叔丁基醚（MTBE）等含氧醚类物质，以提高汽油的燃烧效率并减少污染。

总的来说，化学在改善汽油性能和减少污染方面发挥了重要作用，但也带来了一些环境和健康问题。未来，我们需要继续探索更加环保和安全的能源解决方案。

化学作为一门独立的学科是在近现代才真正奠定下来的。目前公认的世界第一位化学家是17世纪的波义耳，他与牛顿同属一个时代，并在英国皇家学院担任过牛顿的前任会长。然而，在那之后，化学并没有立即成为一门真正的学科。直到法国化学家拉瓦锡在18世纪末解决了许多化学问题后，化学才在19世纪初被确立为一门科学。

现代化学的许多基础，如元素定义和定量实验操作方法，是在18世纪末由法国化学家拉瓦锡确定下来的。同时，我们现在使用的公制度量衡系统，包括米和千克等单位，也是在那个时期建立起来的。这就是世界度量衡中心位于巴黎的原因。这些是我们对近现代化学的基本认识。

此外，古代并非没有化学，只是当时人们并未意识到这是一门可以成为学科的领域。中古时期，阿拉伯地区和欧洲流行的炼金术被认为是化学的前身。在中国，我们有炼丹术，并且其历史非常悠久，可以追溯到春秋战国时期。然而，炼丹术真正成气候是在秦始皇时期，他统一中国后开始追求长生不老，开创了用丹药养生的先河。秦始皇在位30多年间，据说服用了许多含汞的丹药，这些丹药可能是当时的方术士为他制作的。

在古代，炼丹术并没有系统的理论基础，而且主要是为皇宫服务。到了东晋时期，炼丹术开始有了一些理论上的建树，其中葛洪是重要的人物之一。他著有《抱朴子》一书，分为内篇和外篇。内篇主要讲述丹药的制作和使用，外篇则涉及政治思想。此外，他还有一本书叫《肘后备急方》，记录了一个治疗疟疾的方子，即取青蒿挤成汁来服用。虽然学术上对当时使用的青蒿种类存在争议，但这个药方在民间一直流传着。直到1969年，在江苏省高邮地区还有人沿用这个方法来治疗疟疾。

尽管古代对于青蒿的称呼可能存在差异，但经过研究发现它确实具有治疗疟疾的作用。由于当时许多药物已导致疟原虫产生抗药性，屠呦呦等科学家利用现代化学萃取技术从青蒿中提取出了青蒿素，并进一步制成了成药蒿甲醚，成功治疗了疟疾。这一成果在全世界产生了重大影响，特别是在非洲地区，有效地控制了疟疾的传播。因此，诺贝尔奖委员会将生理学或医学奖授予中国科学家屠呦呦。这表明，尽管古代没有现代化学的概念，但我们仍然可以从古代知识中汲取有用的信息并加以应用，以改变我们的生活。