序

惊奇，便是秘密所在。

惊奇催生求知的欲望，

为人类的进步铺开道路。

——埃马纽埃尔·摩西（Emmanuel Moses）

你讨厌化学吗？

如果你还对化学耿耿于怀，怨它曾让你的学生时代苦不堪言，那么本书会让你与它冰释前嫌。作为日常生活的好伙伴，化学不仅带来了便利的生活，更代表了人类对未来的愿景。本书将用丰富翔实的内容证明这一点。

早在太阳系和地球形成之前，化学便在广阔的星际空间里发挥着重要作用。20 世纪70 年代以来，射电望远镜在太空中捕捉到越来越多的有机分子。

考虑到太空那严峻的密度与温度条件，它们单是能存在就让人无比惊讶。即便如此，随着原子和离子在广袤的空间不断相互作用，整个气相化学反应还是在宇宙中缓慢发生了。迄今为止，人们已在星际空间探明了200 多种分子及12 种原子。通过红外探测，我们在星屑和尘埃中甚至观测到了含50 个以

上碳原子的分子。这些尘埃极其重要，正是在它们的催化作用下诞生了氢分子。有没有可能，正是这些太空中的有机分子在地球大气中播下了种子，让生命得以诞生？问题的答案恐怕还藏在生物分子的手性里。那太空里常见的圆偏振光（LPC），会是地球生物分子存在手性的源头所在吗？这个问题依然

悬而未决。

不过，让我们暂且将目光先收回到地球上来，听听布里亚- 萨瓦兰（JeanAnthelme Brillat-Savarin，1755—1826）怎么说。这位传奇美食家兼律师、1825 年“年度畅销书”《厨房里的哲学家》（La Physiologie du Go?t）的作者

曾断言，“发明一道新菜比发现一颗新星对人类幸福的贡献更大”。事实上，美食、食物的加工转化，统统都是化学，一种“津津有味”的化学！很长一

段时间里，烹饪中蕴含的化学变化一直是一个谜。不少著名的化学家都研究过美食相关的问题。帕尔芒捷（Antoine Parmentier）热衷研究土豆，而“加

糖工艺（chaptalisation）之父”沙普塔尔（Jean-Antoine Chaptal）开创了在酿酒葡萄汁中加糖以提高乙醇含量的酿酒法。当然，别忘了还有巴斯德（Louis

Pasteur），他在1866 年证明了是葡萄酵母导致酒精发酵。已有6 000 多年酿造历史的葡萄酒里玄机密布，不断刷新我们的认知，正可谓老酒藏新知。人

们还发现，将蛋清打成白沫可用于澄清酒体，因为鸡蛋清中富含的蛋白质能捕获多余的单宁。

说完“天”与“地”，再说说“人”，人体的健康自然也离不开化学的加持。纳米科技的革新，尤其是纳米化学的突破，让人们得以发明体积极小的药物，

可以不靠吞服而是通过静脉注射进入人体，这主要归功于一些生物相容性分子的应用，例如角鲨烯，既是一种天然脂质也是胆固醇前体。这类技术可将活

性分子递送到特定的癌症组织或将止疼药直接导入炎症中心。

总而言之，化学网罗万象。不少名人翘楚都曾与化学结缘。例如，法国政治家拉斯帕伊（Fran?ois-Vincent Raspail）或者更广为人知的英国前首相撒切

尔夫人（Margaret Thatcher）都曾是化学家。以色列第一任总统魏茨曼（ChaimWeizmman）甚至被誉为“工业发酵之父”。还有默克尔（Angela Merkel），作

为曾经的物理化学家以及德国前总理，她和科学界一直保持着密切的联系。历史上，更有著名作家如莱维（Primo Levi）或音乐家如鲍罗丁（AlexanderBorodin），他们都曾以化学起家。

本书由50 多篇精彩短文构成，皆出自专家手笔，其中辅以数篇出人意料的化学家小传。读者既可以循序渐进页页翻阅，也大可随心所欲跳着赏读。

书中每一篇文章都为我们讲述了一个精彩绝伦的关于“发现”的小故事，并和我们一起探讨化学的未来。全书穿插的各种趣闻轶事和精美配图，让化学在

“惊人”之余也平易“近人”。我相信，每位读者在合上书的那一刻，都会觉得自己与这神秘的世界更近了一些。

弗朗索瓦丝·孔布（Fran?oise Combes）

法兰西科学院院士

法国国家科学研究中心（CNRS）2020 年度金奖获得者

欧莱雅- 联合国教科文组织2021 年度世界杰出女科学家奖获得者

引 言

我们唯一应该感到惊讶的，

是我们仍能感到惊讶。

——弗朗索瓦·德·拉罗什富科（Fran?ois de La Rochefoucauld）

化学这样一门古老的传统学科，如今还能让人耳目一新吗？当然！眼前这本书就将带你领略化学学科的日新月异，为你讲述它最新的惊人发现。众多

优秀的科学家将联袂带来50 多个精彩案例，与你分享他们对化学的一腔热忱。许许多多的日常好物、社会生活的小小进步，乃至重大的科学突破，往往都植

根于对化学更加深入的理解和应用。不久之前，我们学会了用3D 打印机打印出的瓷片修补颅骨，或用植物残余制造眼镜。从智能织物到海水电池再到可回

收塑料，诸如此类的新发现数不胜数，让人目不暇接。

本书将带你踏上这样一段精彩纷呈的探索发现之旅，为我们领航的是千千万万的化学家，他们耕耘在丰富多彩的领域，从文化遗产、人体健康、环

境保护到清洁能源，无所不包，可以说，几乎涵盖了我们日常生活的方方面面，而化学就藏在每一个不经意的角落。

在本书中，你将了解到：

古人藏在香料和颜料中的秘密

为了追求某种特殊色泽、绘画效果或稳定性，早在史前时代，人们就凭经验捣鼓出了复杂的颜料配方，尽管他们还未能深谙其中的化学反应原理。从

那以后，一代代的艺术家都不忘利用化学知识去研制更加稳定的颜料和更持久的清漆。

人体散发的气味竟可以帮助诊断疾病

如今，我们不仅能通过人体散发的气味来判断疾病，甚至可以用自己的汗液来为LED 灯持续供电。更不用说新型医学造影剂和纳米药物这类宝贵的工具，

都在帮助我们更好地应对重大疾病。人类医学进步的背后，离不开化学的贡献。

化学一直在为环保助力

众所周知，植物能够吸收二氧化碳，通过让二氧化碳和水发生反应来合成多糖等复杂物质。化学家从中汲取灵感，制造出一种特殊反应堆，可将二氧化

碳转化成取代石油能源的分子。可以说，化学让清洁能源成为可能。它能将太阳能转化成电能并有效储存以备不时之需。理论化学家的宝贵计算，让我

们更为系统与概念化地理解化学变化，这对我们认识和优化现实中的实物——无论是电池、超级电容器还是积极参与化学反应的各种溶剂——都起着前所未

有的重大作用。

化学助我们一步登天

可以想象，当化学带领我们冲上云霄，近距离接触大气中丰富的化学反应或者将我们送入更远的太空之时，我们会多么惊讶与欣喜。化学为人类提供

能量爆棚到几近“爆炸”的燃料，让我们到达更远的地方，甚至指引我们在小说《沙丘》（Dune）所营造的神秘世界里遨游。

化学亦能为你斟上一杯美酒

酿酒师的化学也同样让人啧啧称奇。在他们的悉心操作下，葡萄中的糖慢慢转化为乙醇（和二氧化碳）。化学家或许不是有机酿酒法的狂热捍卫者，

但这不妨碍他们将自己深厚的化学造诣不遗余力地倾注到酿酒工艺中，从而满足我们的感官之乐！

本书还会和你分享一些名人故事。他们大多以艺术家、政治家或作家的身份为人熟知，而实际上他们也是了不起的化学家：你可能听说过鲍罗丁和他

的著名歌剧《伊戈尔王》（Prince Igor），但你知道他曾写过一本关于“醇类二聚反应转化为羟醛”的专著吗？还有知名作家莱维，你知道他曾在1941 年写过

一篇关于“瓦尔登翻转”的博士论文，从都灵大学荣誉毕业吗？本书可不乏这样“不走寻常路”的人生履历，让人肃然起敬。

要知道，化学不仅仅是一门“了解物质、转化物质、改进物质”的基础研究学科，它更代表着一个庞大的产业，负责生产制造我们生活中的大部分物件

和用品……本书会为你细细道来这个产业的未来图景。

化学是一门核心学科，因为它关乎物质的转化，从微观世界一直到宏观世界；同时，它也活跃在物理学、生物学、生态学，甚至人文科学的交汇之处，本

书描述的诸多科学进展都将印证这一点。

谨以本书献给所有渴望美好际遇与惊喜的有识之士。无论长幼，所有好奇的心灵都能在本书中得到满足和快乐。本书尤其希望与年轻学子对话，期

冀能在基础的学科教学之外，为他们提供更为丰富的案例，让他们了解科学在进步中的作用，特别是化学在应对我们社会当前所面临的严峻挑战时所扮演

的重要角色。

最后，借助本书，你会意外地发现，化学并非如人们刻板印象中那般，是环境污染的罪魁祸首或是“反自然”的怪物学科。恰恰相反，是化学让我们更

好地了解人类的生活、文化，以及环境的变迁；亦是化学，让我们更深刻地感知流淌不息的时间和我们赖以生存的世界。

雅克·马达卢诺（Jacques Maddaluno）

CNRS 化学研究所所长

克莱尔- 玛丽·普拉迪耶（Claire-Marie Pradier）

CNRS 化学研究所前瞻研究负责人