南開大學教授楊光明:化學布道者

2021-01-10 中國新聞網

   楊光明在上課。

  在南開大學教授楊光明的化學課上,沒有實驗室的白大褂,也沒有複雜精密的化學儀器。

  分子式偶爾才會出現。比如,當介紹自己研究組完成的一篇無機化學論文,他把分子結構圖畫了出來、塗上顏色,讓學生們判斷它像什麼。同學們欣喜地發現,那是一隻栩栩如生的蜻蜓。另一個分子像極了正在騎車走鋼絲的雜技演員。國外一個研究組做出的納米小人系列,讓人聯想起亞當和夏娃的故事。

  「翻開任何一本化學雜誌,藝術家能想像出很多東西。」楊光明對中國青年報記者說。他在課上展示的就包括分子結構像小狗的一種烯、「企鵝酮」,還有嬉皮士分子、章魚分子、青蛙分子,甚至釋迦牟尼分子。

  他提醒學生們,無論學習什麼專業,都要自己給自己找樂,想盡一切辦法去發現學習中好玩的地方。他31年前畢業於南開化學系,跟化學打了半輩子交道。

  常常可見有關化學的不當說法,比如「化學品危害人體」

  這些學生來自不同的專業,金融、外語、物理、數學、醫學……唯獨沒有化學。4年前,當這位化學系教授、博士生導師決定在南開大學開設《化學與社會》公共選修課時,就設定了一個條件:化學專業學生不要選修。對他們來說,這門課不夠深。而且,他的這門課,更多是向「外人」說明化學。

  第一堂課上,楊光明就聲明沒有需要背誦的東西,也沒有固定的教材。每個學生期末要交一篇專題閱讀報告,圍繞化學與自己的本專業內容,寫出個人體會。他的想法很簡單,只要能讓學生們感到化學是好玩的,而且跟自己有密切的關係,就可以了。

  這位「理工男」還花了很大力氣用化學知識去解讀古典詩詞。他指出,明代名臣于謙的《石灰吟》,「千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閒。粉身碎骨渾不怕,要留清白在人間」,就是把石灰石中的碳酸鈣煅燒成氧化鈣的化學反應過程。

  在他看來,唐代詩人杜甫寫珍珠「開視化為血」的《客從》,也「描述了一個典型的化學反應」——珍珠的主要成分是碳酸鈣,長期吸收空氣中的水蒸汽和二氧化碳,變成可溶於水的碳酸氫鈣,年深日久成為一灘液體,跟「水滴石穿」的原理一樣。

  在南開大學舉辦的一個「傳統文化與大學教育」高層論壇上,他用這些例子來說明「文化和化學的血緣關係」。聽眾中的一位文學教授感慨:「如果當初是您教我,我就不會學不好化學了!」

  跟許多化學界同行一樣,楊光明感到遺憾的是,很多人對化學缺乏認知,甚至帶有偏見。2008年,三聚氰胺因毒奶粉事件臭名遠揚,有人調侃,從蘇丹紅到三聚氰胺,我們從食物中學會了很多化學名詞。媒體上也常常可見有關化學的不當用語,比如「化學品危害人體」。

  楊光明說,化學物質是個很大的範疇,而有害物質只佔其中的很小部分。離開化學,今天的人們就將無法生存,正如「空氣汙染危害健康」,但我們不能說是「空氣危害健康」。

  兩年前,中國遊泳選手葉詩文以奇蹟般的表現摘取倫敦奧運會金牌,一些外國人懷疑她服用了興奮劑。為了表達對懷疑者的嘲諷,中國網民在社交網站上編了個段子:「教練終於承認,曾給葉詩文服用一種叫做一氧化二氫的液體,來為葉詩文補充能量。」對此,一位高校環境科學的教授信以為真,公開表示「此事若真,許多中國人該認真反思了……」

  結果是,這位不懂「一氧化二氫」為何物的教授上了鉤,鬧了笑話。

  青出於藍是化學現象,鈣是端著金飯碗的乞討者

  居裡夫人獲得諾貝爾化學獎100年後的2011年,被聯合國大會確定為「國際化學年」,以紀念化學對人類文明的貢獻。當時,各國都舉行了慶祝和科普活動。在國內為此舉辦的科普報告會上,中國科學院院士陳懿指出,人們通常認為原子能是物理學的貢獻,其實這一領域先後被授予的6個諾貝爾獎中,有4個化學獎、兩個物理獎。

  令化學家們感到自豪的一句名言出自1965年諾貝爾化學獎得主、哈佛大學教授伍德沃德:「在上帝創造的自然界的旁邊,化學家又創造了另一個世界」。但在2001年,《自然》雜誌發表過一篇有關化學的評論,題為《一個被成功所埋沒的學科》。

  這篇評論指出,化學與其他學科的交叉產生了巨大的成功,但化學自身缺乏世人足夠的認可。「對公眾而言,化學科學和與它同名的化學工業常常意味著同一概念。因此,對他們而言化學就是冒煙的煙囪和汙染的河流,而不是救命的靈藥和太空時代的新材料。」

  楊光明覺得,有時化學家專注於微觀研究,而忽略了向大眾的宏觀說明。通過《化學與社會》課,他沒打算傳授高深的知識,更多是希望為消除誤會盡一點力量。

  他此前負責南開的化學實驗中心,發現即使是化學學院的學生,對這門學科也缺乏整體的概念,不太清楚化學在整個社會裡的作用。

  在籌備開課時,這位化學教授想給化學列一個坐標,找到它跟其他學科的交叉點。他找到了各種以前沒想過的與化學有關的領域,比如司法化學、法醫化學等。「這個給我的鼓勵很大,我沒想到化學的功能這麼強大。」他對中國青年報記者說。

  他一直在梳理化學與文史哲經等學科的關係,並且把一些有趣的說法搬到了課堂上。比如,水乳交融、點石成金、青出於藍、死灰復燃等成語都是化學現象。

  他借用謎語和小魔術來加深學生對化學元素的認識。鈣是「端著金飯碗的乞討者」,而「金先生的夫人」自然是鈦。 「敢怒不敢言」的謎底是空氣,「國君的飲料」叫王水。把「鎵銪金銀鈽鍶鎂銫」8種元素連起來念,像是在說「富貴不能淫」的道理。

  「元素周期表每個元素背後都有動人的故事。」他對學生們說。

  儘管外界對北京大學原校長、化學家周其鳳為2011國際化學年創作的歌詞《化學是你,化學是我》褒貶不一,稱其為新一代「神曲」,但楊光明冒著被「拍磚」的風險向學生推薦了這首歌。他認為,周其鳳的詞寫得很通俗,真正寫出了化學的真諦。

  「父母生下的你我,是化學過程的結果。你我的消化系統,是化學過程的場所……」這首歌在網上被惡搞時,楊光明專門與周其鳳交流。他理解這位大名鼎鼎的化學家就是要用最通俗的語言,讓老百姓了解化學。

  他對開好這門課的興趣,比做科研還大

  他鼓勵學生們去尋找有關化學的方方面面知識,每次用半堂課的時間,讓學生自己來講,全班同學打分。第一批登臺的學生,本科目成績可加5分,第二批加4分。

  一個名叫高琪的文科生說,這門快樂的選修課,讓她覺得自己每周三晚上在兩個校區之間騎著自行車來回奔波是值得的。

  南開醫學院學生崔冰的專業是口腔醫學。他試著在課堂報告中闡釋了牙齒變成齲齒的過程——那是牙齒的主要組成成分羥基磷酸鈣受到了酸性物質的腐蝕,是簡單的酸鹼反應。

  在天津大學化工學院學生張忠堯看來,這是一門絕對有必要開設、為化學「正名」的課程。他希望老師繼續擔任一個「化學布道者」的角色,讓更多人了解化學。

  南開物理學院學生楊仲祥將物理與化學稱為「好哥兒們」。在他看來,「在向真理的高峰攀登的路途中,總是可以看見一對互相扶持,互相勉勵,同甘共苦的兄弟,他們一個叫物理,一個叫化學。」

  有時,一堂課上完,學生們會自發為老師鼓掌。與此同時,也有學生直言,這門課「有些無趣」。一些理工科學生建議,老師可以多介紹化學的最新進展。而不少文科學生表示,就目前的程度,已有一些內容聽不大懂了。

  總體而言,在南開的眾多公共選修課中,楊光明的《化學與社會》並不算熱門。他設定的選課人數為100人,每次選課在50人左右。

  他對這門課的效果還不太滿意。每次結課,他都給學生發問卷,根據大家的意見加以改進。

  有六七位化學學院的實驗員和輔導員參加了這個課程小組。南開是國內化學研究重鎮,但楊光明沒去找其他教授,他覺得人家都太忙,不會對這樣一門課感興趣。對於教授們來說,這門公選課不會深化他們的研究。

  這位56歲的無機化學教授說,現在他對開好這門課的興趣,比做科研還大。他覺得,越來越多的人理解了化學之後,化學專業的從業者也會增加自豪感。

  有一年,他應邀以院領導身份寫給化學學院畢業生的寄語裡,充滿了自豪。

  「同學們,今天,我們複習總結一下學過的部分化學基本概念。」他對畢業生們說:「你們溶解到南開這個優質品牌的大反應器中,在不斷攪拌、加熱、混合的過程中,進行有效碰撞,並經過老師和同學們的催化活化和自身的能量聚集,擁有了量子化的能級躍遷,成為激發態的活化分子,蓄勢待發。」

  「你們將轉移到社會這個巨大的複雜反應體系中,沿著社會發展的軌道,遵循著平衡移動的規則,與更多處在各種能級狀態的、組成和性質各異的、種類浩瀚的分子,進行不同條件的、更為激烈的碰撞、氧化、還原、雜化和PK;將會發生形式多樣、內容豐富、現象奇特、機理複雜、副產物少、不可逆的人生競爭反應;選擇性成鍵,巧妙構築成結構新穎、功能特殊、環境友好、社會價值高的新型分子。經社會的精餾或重結晶,升華成影響世界的精品分子。」

  儘管講過那麼多化學反應,有一種反應是他難以用語言解釋清楚的——愛情。在他看來,化學的英文「Chemistry」是個奇妙的單詞,需要形容人與人之間擦出火花、產生默契時,往往會用到這個詞。

  聽了這位化學教授的課,很多人喜歡用化學的表達方式描述這種反應:看到你跟別人在一起,我心中不禁泛起了「PH值小於7」的感覺。

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    室通訊地址:天津市海河教育園區同硯路38號 南開大學津南校區材料樓40?室(300350)研究方向從事功能配合物化學、晶體工程、超分子化學、材料化學及生物無機化學等交叉領域課題的研究。、南開大學校務委員會委員、長春應化所稀土資源利用國家重點實驗室及其它多個省部級重點實驗室學術委員;教育部「創新團隊發展計劃」帶頭人(2013-)、天津化學化工協同創新中心團隊負責人(PI)和國家自然科學基金創新群體帶頭人(2015-)等。
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