過去,想和院士聊會天、成為院士的學生很難,如今,一股“院士科普熱”興起,院士們常常親自做科普,被人稱作是另一種“強基計劃”。
《合成未來》。(丁奎嶺 黃少胥 葛航銘 主編 湖北科學技術出版社)
比如說這本化學類科普書籍——《合成未來》,就是由6位院士領銜打造的。
書封抖一抖,讀者能看到“彩虹”
“科普不僅要讓專家覺得懂行,也要讓年輕人覺得好玩。”本書領銜主編丁奎嶺認為,幾篇論文和科普的價值沒法比。丁奎嶺,有機化學家,中國科學院院士、上海交通大學常務副校長,在承擔繁重科研和管理工作之余也熱心科普。各種講座已不新鮮,他還樂于出鏡,各類科普節目和科普視頻中,常常能看到丁奎嶺的身影。
丁奎嶺扮演《無處不在的手性之有機師姐》中的“大碗叔叔”。
去年,他還化身為“大碗叔叔”——這是化學科普微電影《無處不在的手性之有機師姐》中的一個角色,因大碗“干飯”而得名。視頻里,“大碗叔叔”丁奎嶺坐在食堂里,一邊吃著大碗的米飯,一邊和對面的年輕人嘮嗑。這部青春氣息極濃的電影在嗶哩嗶哩(B站)上線后,短短幾天就收獲了幾十萬的點播量和數千條評論,一些科普公眾號、科普達人紛紛詳解“電影中的知識點”,同樣“收割”了大量閱讀。
回到《合成未來》這本書,也同樣加入了新鮮的元素。書中有18段微視頻,6位院士領銜、20多位專家出鏡,每一段不到5分鐘,掃碼就能看,內容陡然豐富起來。這本書的書皮也很特別,封面是銀色,又好像有好多顏色,抖一抖還能看到“彩虹”,出版社編輯介紹,這是用的特種紙“鐳射銀卡紙”。
“給我一個TARS,我的手就能去做更多更重要的事”
在過去百年里,化學合成以前所未有的方式改變了人類的衣食住行,影響了人類的生老病死。比如說我們現在穿的衣服,很多是尼龍材料,翻開衣服吊牌,里面有聚酯纖維、錦綸等等,都屬于尼龍,背后都是一段段曲折的研發歷史。
展望未來,合成化學將走向哪里?其實今天,合成化學家們相信,在不計智力、人力、物力的成本下,合成任意分子不再是一張空頭支票。但是,化學家們還是只能摸著石頭過河,通過大量實驗,以試錯的方式進行。可是,即便是較高水平的有機化學家也不能記住和利用其研究領域的全部文獻。也就是說,人腦記憶力和理解力是有極限的,這是很大的難題。
而且,為了了解一個有機反應的特點和應用范圍,需要展開幾十甚至上百個反應,這對有機合成科研人員來說確實是家常便飯,但如果是數量巨大的有機實驗,就沒有那么大的實驗室能進行操作了,僅僅是對每個反應的物料進行稱重,可能就要花費十幾個小時,更不要說后續的龐大工作。
但是沒關系,現在有AI(AI,英文全稱Artificial Inteligence,中文名人工智能)來助力了。如今AI已經可以在海量數據中進行快速地識別、讀取、運算、分析處理和反饋。人們只需要設計一款有機合成計算器,把所有已知的有機化學反應和轉化方式都儲存到它的大腦中,科研人員只要畫出自己想要合成的分子,有機合成計算器馬上就可以給出合理可行的合成路線。或者輸入一個計劃反應,立即就能拿到反應的綜合評估報告。
2014年上映的科幻大作《星際穿越》中,智能機器人TARS給觀眾留下了很深刻的印象。這種既能上天入地,又風趣幽默的實用性機器人不禁讓化學工作者心生羨慕:如果我有一個TARS,我刷瓶瓶罐罐的雙手一定能得到解放。其實,英國就有團隊做到了,該團隊發明了一種有機合成機器人,從反應開始到結果分析一條龍服務,甚至還會告訴你它們對未知反應的預判,而且這個機器人每天可以開展36個有機實驗,預測準確率高達80%。
書中形容,就像樂高一樣,每一段功能算法就是一塊樂高,合成化學家需要什么樣的人工智能輔助操作,只要像拼積木似的將算法組合在一起,就可以實現想要的功能。也就是說,化學的未來也要仰仗人工智能的發展:“解放生產力,將人們從繁重無意義的重復工作中解放出來,繼而讓人們將有限的時間和精力投入到更重要的事情上,唯有這樣人類社會才會不斷向前發展。”
化學史上的小插曲:“‘矽’去‘硅’來”的故事
這本書從探尋人類的原始生活到元素的發現,再到元素周期(表)律的歷史軌跡,通過各種基于合成化學的優質產品,展示其在人們生活、國防、科研中的不可或缺性,其中也會時不時講一些很少聽到的故事,比如說“‘矽’去‘硅’來”的故事。
“硅”這個字在中國古代是沒有的,它是元素的概念傳到中國來的時候,科學家們為了讓每一個英文元素可以和特定的漢字相對應而特意創造出來的新字。“硅”字的構造遵循了構造元素名的特定原則:氣體元素用氣字頭(如氧、氮);固態非金屬元素用石字旁(如碳、磷、硒、碘等);固態金屬元素用金字旁(如鈉、鋁、鋅、鋇等);在室溫條件下是液態的元素含水字(如溴、汞)。因而創造出來的“硅”字用石字旁,讓人一看就知道它是一種非金屬元素。
又因為硅是土壤的主要組成成分,科學家們想到菜畦(當時讀作xī,現在改讀qí)的“畦”字,畦是土壤,正好既會意,又與其拉丁文Silicium諧音。真是兩全其美,讓人不得不服當時科學家們超高的文學修養。
大家這就覺得奇怪了,這“硅”字該讀作xī,為什么現在又讀作guī呢?這又是另一番曲折的故事。硅(xī)字剛創造出來,傳播得不及時,只有少部分人知道其正確讀音是xī,其他大部分人都想當然地按著圭、桂的讀音將硅讀作了guī。
后來,中國化學會的學者們都發現了這個問題,為了糾正這個錯誤又造了一個新字“矽(xī)”,這樣大家一看就知道這個字讀作xī了。再后來,又有學者提出化學中讀作xī的字太多了,矽、錫、硒、烯等很容易發生混淆,因此“矽”字又被建議取消,改回“硅”,但規定按當年的“別字”念法把硅讀成guī。
正是因為科學史上的這一段小插曲,今天我們才有了單晶硅、硅酸鹽、硅橡膠、有機硅等名詞。不過,“矽”也并未完全被拋棄,在我國臺灣和香港地區還繼續沿用“矽”字,所以,“矽酸鹽”“二氧化矽”等詞偶有出現也就不是什么值得大驚小怪的事。
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