專(zhuān)家視野
白春禮：探究物質(zhì)世界奧秘的一把金鑰匙
——紀(jì)念元素周期表發(fā)表150周年
聯(lián)合國(guó)大會(huì)宣布2019年為國(guó)際化學(xué)元素周期表年，旨在紀(jì)念俄羅斯化學(xué)家門(mén)捷列夫在150年前發(fā)表元素周期表這一科學(xué)發(fā)展史上的重大成就。
世界萬(wàn)物是由什么最基本的物質(zhì)構(gòu)成的？這些最基本的物質(zhì)又是怎樣變成萬(wàn)物世界的？這是人類(lèi)一直好奇并致力于破解的物質(zhì)世界奧秘。150年前，門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律并發(fā)表了元素周期表，成為打開(kāi)物質(zhì)世界奧秘之門(mén)的一把金鑰匙。
元素周期表把構(gòu)成萬(wàn)物的基本元素組成了一個(gè)相互聯(lián)系的完整體系，簡(jiǎn)單、清晰卻非常深刻地揭示出復(fù)雜物質(zhì)世界的內(nèi)在規(guī)律。它的出現(xiàn)，使化學(xué)研究實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)象到本質(zhì)的根本性飛躍，是化學(xué)作為一門(mén)科學(xué)的重要理論基石。從這個(gè)意義上說(shuō)，元素周期表對(duì)于化學(xué)的重大意義，完全可以媲美于同時(shí)代的麥克斯韋方程對(duì)于物理學(xué)、達(dá)爾文進(jìn)化論對(duì)于生物學(xué)的重大意義。
對(duì)元素的研究是近代化學(xué)最重要的內(nèi)容，元素周期表無(wú)疑為預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)新元素指明了一條光明的道路。受限于當(dāng)時(shí)的研究基礎(chǔ)和條件，門(mén)捷列夫發(fā)表的元素周期表并不完善，最初只收錄了氫、碳、金等63個(gè)元素，還留下一些空格。之后，科學(xué)家按圖索驥，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等新元素。20世紀(jì)初，鐳、釙、錒等一批天然放射性元素的發(fā)現(xiàn)，成為化學(xué)發(fā)展最激動(dòng)人心的一段歷史。
目前，尋找新元素進(jìn)入到人工合成放射性元素和超重元素的新階段，元素家族成員不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在已有118個(gè)元素。元素周期表也不斷修訂完善，填滿了整整7個(gè)周期，幾乎是門(mén)捷列夫時(shí)代的兩倍。這方面的工作中國(guó)科學(xué)家也發(fā)揮了重要作用。中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所合成出30余種新核素，精確測(cè)量了50余種短壽命原子核質(zhì)量。
元素周期律作為化學(xué)研究中最重要、最基礎(chǔ)的理論，科學(xué)指導(dǎo)了化學(xué)合成，極大推動(dòng)了化工以及材料、健康、能源、農(nóng)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前已有的化合物超過(guò)了1億個(gè)，預(yù)計(jì)未來(lái)50年新化合物將超過(guò)6.5億個(gè)。這些化合物成為我們衣、食、住、行等日常生活中不可或缺的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，比如塑料、藥物、化妝品等，極大地提高了我們生活、工作的質(zhì)量，深刻影響了我們生活、工作的方式。
元素的研究有力支撐了生物學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的發(fā)展。微量元素是分析和監(jiān)測(cè)生命體系中新陳代謝、健康狀況的重要指標(biāo)，元素光譜為探測(cè)宇宙天體提供了最關(guān)鍵的技術(shù)手段，元素豐度為宇宙大爆炸理論提供了最有力的證據(jù)。
化學(xué)作為最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，在門(mén)捷列夫發(fā)表元素周期表后相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期，國(guó)際上還看不到中國(guó)化學(xué)家的身影。經(jīng)過(guò)幾代化學(xué)家的不懈努力，中國(guó)的化學(xué)研究與發(fā)展從無(wú)到有、從小到大，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。現(xiàn)在，我國(guó)化學(xué)基礎(chǔ)研究和以化學(xué)為依托的化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，在晶體材料、納米材料、超導(dǎo)材料、催化材料等方面，取得了一批有重要影響的原創(chuàng)成果，高水平論文總量、高被引論文總數(shù)等都居世界前列，已經(jīng)成為國(guó)際化學(xué)界的一支重要力量。
在過(guò)去350多年化學(xué)發(fā)展史上，門(mén)捷列夫的元素周期表開(kāi)辟了化學(xué)研究的一個(gè)嶄新時(shí)代，門(mén)捷列夫身上體現(xiàn)的科學(xué)精神為科學(xué)家和科學(xué)研究樹(shù)立了一個(gè)標(biāo)桿。
今天，我們紀(jì)念元素周期表發(fā)表150周年，就是要讓更多的人始終能夠認(rèn)識(shí)到，科學(xué)是一項(xiàng)恒久的事業(yè)，重大科學(xué)創(chuàng)新都是幾代人接續(xù)研究、不懈努力的結(jié)果，需要國(guó)家和社會(huì)的大力支持；就是要高度重視基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新，充分鼓勵(lì)科學(xué)家始終保持一份好奇心，能夠瞄準(zhǔn)重大科學(xué)問(wèn)題，執(zhí)著專(zhuān)注不懈追求；就是要在社會(huì)公眾中大力弘揚(yáng)科學(xué)精神，傳播科學(xué)知識(shí)，倡導(dǎo)科學(xué)文化，在全社會(huì)形成尊重科學(xué)、熱愛(ài)科學(xué)、運(yùn)用科學(xué)的良好氛圍。
未來(lái)，對(duì)元素的探索不會(huì)止步，更多的奧秘仍然有待發(fā)現(xiàn)。元素周期表是否有邊界、還會(huì)如何擴(kuò)展，是否存在超重元素穩(wěn)定島，甚至宇宙中是否有反物質(zhì)存在？元素是如何組成化合物，化合物又如何從分子組裝成團(tuán)簇、納米顆粒直至宏觀物質(zhì)？這些問(wèn)題需要全世界化學(xué)界共同努力，共同回答和解決。
未來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各種重大需求和重大挑戰(zhàn)，需要化學(xué)提供更好的解決方案。保障和提升人類(lèi)生存和發(fā)展的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展，解決全球共同面臨的氣候、能源、環(huán)境和健康等重大問(wèn)題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)繁榮發(fā)展，化學(xué)還肩負(fù)重任，還有更加廣闊的發(fā)展空間。中國(guó)化學(xué)家一定能為化學(xué)的未來(lái)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
?。ㄗ髡撸喊状憾Y，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)、黨組書(shū)記）
