※ [本文转录自 Chemistry 看板 #1EeMuHlQ ] 作者: buteo (找寻人与人的键结) 看板: Chemistry 标题: [资讯] 改革化学救世界 时间: Fri Oct 21 21:05:19 2011 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=21256 知识通讯评论 2011/02/14 文／知识通讯评论；本文为哈佛大学研究所教授怀赛德（George M. Whitesides）和麻 省理工学院化学系教授杜奇（John Deutch）在二○一一年一月六日《自然》杂志的专文 Nature原文： http://www.nature.com/nature/journal/v469/n7328/full/469021a.html 历经百多年发展，化学科学理论成熟，却趋於制式思维。学院化学受到学术评核体制影响 ，逐渐脱离解决问题的冒险行径，形成内化的研究论文探索。学院世界应谨记获取研究资 源的社会责任，重建学术体系，着眼解决实际问题。 近代化学一个世纪的扩展已近尾声。一九○○年化学工业仍处於婴儿期，现代研究型大学 的出现，还是五十年以後的事，化学的许多基本观念，如化学键、热力学定律以及动力学 理论等，都还在发展。到了二○一一年，化学工业已趋成熟，并与社会脉动息息相关。化 学家对於分子特徵和反应性，已有相当好的，准经验式的理解。学院化学也已成形，却显 现出日渐失去好奇以及避险的态度。究竟化学该何去何从？ 抱持「一如往昔」的态度并不合适。要解决新问题，化学研究的题材选择必须大胆，统整 研究领域也同等的重要。化学在发展过程中，出现了许多专门领域，像是有机合成、配位 化学和雷射光谱学等。这样的分类在处理上世纪相对简单的问题还行得通，但是遇到像是 全球天然资源管理等复杂的问题，便显得束手无策。因此传统化学需要，也已在进行一些 根本的改变。 化学立足在工业、学术和政府三项不均等的基础之上。其中只有大学具备足够自由和弹性 来引领化学改革。工业界生产加工，理应可以解决民生问题。不过在资本主义必需有利润 的短视心态之下，工业界投资长期研究的意愿不高，偏好渐进式创新。政府透过政策影响 研究，包括经费分配和针对创新研发的税率优惠制度等。但影响科学走向往往与其他政治 议题抵触。相较之下大学的限制少得多。 单靠几门传统领域，难以应付日益复杂的社会问题。我们需要一个能解决大众关切议题， 并乐意为此掏钱的化学。有人认为侧重实用面会导致庸俗化，但其实不然。化学的许多重 要发现，其实来自实用技术的开发过程，像聚合物和触媒科学便出自工业界。处理这类问 题通常较一般学术界受欢迎的题材更具挑战，因为学术题材的动力并非出於真正的好奇， 而是来自保守的同侪审核体系，以及政府资金流向的掌控。 化学家对研究资金从何而来，必须谨记在心。民众勉为其难地缴税给政府，将其中一小部 份用在科学研究，冀望带来一个更健康、更少冲突的世界，并替他们的後代子孙创造出更 多有趣的工作。如果这个梦想无法实现，那麽所有投资就可能会放慢甚至停摆。 经费不充裕，学术界便退回系所本位。假使化学本身无法应付当下的新问题，它就会在未 来挑战之前先行萎缩。因此对化学学门的未来存亡，领域再造相当关键。 全球挑战 化学是连结原子、分子等简单体系和生命等复杂巨观系统的学问。许多科学和社会上的重 要问题，都仰赖化学提供解答。例如以化学反应网络理解生命现象；从分子层次解释疾病 的发生；全球管理；水及能源的制造、存储与节约，及二氧化碳的管理等。 目前不论理论或是应用化学，其发展都已放慢脚步，转而利用现有成果。即使是最优秀的 化学家，对现状也有相当程度的依赖。一向自视最富创新能力，走在知识前沿的大学，其 实是被远抛在後，扞卫早已为人熟知，发展完全的领域。 化学这百年老店的问题，早在一九九○年代便已逐渐浮现。首先，大家发现重要的研究题 材，都超乎传统的认知。生命和材料科学跃身成为新兴的研究前沿，此外还有能源和环境 科学、复杂系统以及负担得起的医疗，这种种都提供了新的研究契机。 一般人在乎的不是分子结构，而是这药降不降得了血压 。 其次，关注的焦点从结构移转到功能。目前化学对物质分子结构的定义和操纵技巧已相当 纯熟，但是对功能的掌握仍有所不足，尤其是功能设计，往往得并仰赖经验或是靠运气。 事实上，一般人在乎的并不是分子结构，而是这药降不降得了血压，或是这板子照阳光 时生不生电。 此外，化学学术领域里人口过剩，博士班不断招人导致研究经费供不应求。供需不平衡的 同侪审阅制度，保护现有知识体系却牺牲了新的想法。这些博士生并没有提出多少新想法 ，反倒制造出许多平庸的科学家。对解决问题非但无所助益，也难获公众的青睐。 最後，研究领域的过度分化，造就了一群学有专精的年轻学者。若说从分子观点理解生命 需要有能力整合有机反应性、动力学、耗散系统、生物化学和细胞生物学等专业知识，对 於目前接受狭隘训练的年轻科学家，没有一个人能具备所需要的专技知识。 目前为止，化学界怯於回应外部的种种压力。尝试之一是加入跨领域计画或是研究中心。 这只是一种折衷的方法，并没有解决问题本身。的确，研究中心避开了传统系所的缺点， 成员也得以接触更广泛的知识，不过守旧的系所依然掌有聘雇和陞迁的权力。另一项尝试 是与新兴专门领域结合。强调奈米科技、生物或药物化学的系所有时因而欣欣向荣，然而 专长领域经常以新汰旧，对改造学门来说并非长久之计。 实际的解决之道 以下是化学家真正该做的事： 首先得重新与社会订定契约。化学必须重整，努力解决支付研究费用的社会所认定的重要 问题，特别是与水、粮食、健康、能源及环保有关的课题。从研究实用问题着手，并在过 程中揭示一些无人知晓的基本问题，比起从熟悉领域提出熟悉的问题，这个做法可以说毫 不逊色。 抛弃旧的学门架构 当各领域都已成熟，就必须加以整合。化学的教学和研究主题应该围绕在令人兴奋，充满 不确定性的未来，而非僵化陈旧的过去。首先要做的就是合并化学和化工系。接着罗列出 新的主题，亦即那些最具挑战性，需要靠化学技术解决的问题。这些可能的主题包括：功 能性材料、触媒、复杂动力学网络、能源、环境和永续、健康以及非平衡系统。 着重於化学的强项 化学在许多方面具备了独特的能力：复杂动力学、生物与环境网络、新分子和新型材料的 合成、分子特性监定、找出分子与材料特性间的关连等。化学必须强调这些特点，避免沦 为其他学门的工具。 教导学生而非利用他们 化学中许多学门仍维持学徒制度，教授思考问题及策略，再交由研究生执行。很难想像这 种方式培养出来的化学家，能胜任需要整合许多领域的工作。教授应该使学生体会好奇心 的力量，在大有可为研究领域中与一个独立且投入的学生共同工作，会比只维持师徒关系 的效果来得更好。 此外化学也需要改变其课程内容，纳入一些困难的部份。像是溶剂扮演的角色、热力学对 生物化学的重要性、数学在研究系统网络的中心地位、催化反应的微妙之处以及耦合催化 反应。同时也应该涵盖非科学主题，特别是经济学以及公司财务管理和制造，这些对发展 实用科技有相当的助益。 强调实用面并非窄化基础科学。实用问题可以诱发好奇心，但真正目的仍回归基础科学。 面对当下充满挑战的社会议题，化学依然充满着惊奇。 --

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