數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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學點化學,明了生命

(2022-07-07 16:07:40) 下一個

曾幾何時,中國的中學師生都信奉這麽一句話:學好數理化,走遍天下都不怕;到了大學裏,講究的卻是汽車、計算機、信息化。在美國人的嘴裏,成了STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)。但歸根到底,數理化都是基礎。那文科生就不活了嗎?他們當官,搞權鬥,整治人類;理科生都是他們的奴隸。

數學是任何科學的基礎:要想定量描述一個東西,沒有數量肯定是不行的。要了解你生活的地球乃至整個宇宙,不懂物理是不行的。要想了解生命,不懂化學,根本就無從談起;而不懂生命,就不能算是活過。生命就是化學。從每天呼吸的空氣、喝的水,到食物、燃料、化工產品,再到我們的嗅覺、味覺、痛感,喜怒哀樂,乃至生死,都離不開化學。化學提供了治病的藥物,也提供了殺人的武器—比核武器更厲害;化學揭示了生命基因的構成,當然也能毀滅生命基因。

然而,在整個學界卻是隔行如隔山。化學老師不懂物理和數學,物理老師不懂化學和數學,數學老師更是不懂物理和化學;這怎麽能讓學生明了整個世界的全貌呢?我的高中物理老師拿著積分符號去嚇唬全班同學,化學老師除了教你死記硬背之外,什麽都解釋不清楚。在加拿大,十年級的科學老師,不知道原子和離子的電子結構,卻讓學生們去畫Lewis結構圖;不知道化學鍵的成因、形狀,卻讓學生們去寫化學反應方程式。方程式的平衡,一個待定係數法就搞定,卻硬是在那裏猜上半天。更是少有人會解微分方程,化學平衡常數怎麽來的?沒有人知道。

唯一的一個明白人,Linus Pauling,用量子力學的方法去解釋電子的運動,引進負電性的概念,還因此獲得了諾貝爾獎。我一直以為,化學變化的規律已經徹底地弄清楚了,沒有什麽新東西可以發現了,合成一種新的化合物也不是那麽具有挑戰性。還由於高考(7月份的7、8、9日)前的酷熱和壓力,流了幾次鼻血,體檢時被限製報考化學專業,也就隻能搞搞數學和物理了。可近日來,看到學生們學習化學的迷惑不堪,不禁感歎:這化學究竟是怎麽了?

有一本化學教科書的前言裏說,在所有的學科之中,化學是最難學的。原因之一是,名堂太多;已知的化合物有一千五百萬種之多,光是命名就是一個大難題。曆史上已經是各有其名,不同的人還叫不同的名;IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)又搞出一套標準,這誰能記全啊?我遇到一個化學老師,他能夠張口說出118種元素的原子量,精確到小數點後三位,因為他天天用;但是,他卻解釋不了那是怎麽來的。又有誰能夠記住,原子核裏那400多種粒子、壽命隻有幾納秒,它們的基本性質?

有個學生能夠記住圓周率Pi小數點後麵的100位小數;這有什麽實際意義嗎?我們要明白的是道理。教科書的化學,都是基於觀察,計算隻是以實驗為依據,沒有理性的推導;解釋也隻是深入到電子、質子、中子的層次。核物理、核化學也隻是簡單的衰變、聚變、裂變;到了量子層次,才能解釋超微觀現像。可是,因為技術的限製,我們還到不了Planck長度。現在已有《計算化學》,單憑理論計算的結果;有人還開發出了計算機軟件。隻差一個人,去跟你解釋那些道理。

要找到一個數理化全通的老師可不容易。我已經記不清有多少個學生讓我介紹化學老師了;找到一兩個,可是那些學生們沒有一個滿意的。這下子,隻能親自部署、親自指揮,擼起袖子加油幹了。這話可別讓某人聽到:香港加油都已經成了禁詞,總有一天,科學、道理、人性都會成為禁詞。

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sanny 回複 悄悄話 讚!
smithmaella 回複 悄悄話 好文!
shine21 回複 悄悄話 nice
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