很多人對(duì)化學(xué)的印象還停留在實(shí)驗(yàn)室的試管、刺鼻的試劑，但實(shí)際上，化學(xué)早已滲透到自然科學(xué)的每一個(gè)角落，被公認(rèn)為“自然科學(xué)中的中心科學(xué)”。它就像一條無形的紐帶，串聯(lián)起物理、生物、材料、能源等諸多學(xué)科，支撐著人類對(duì)世界的認(rèn)知與革新。
什么是“中心科學(xué)”？化學(xué)的核心定位藏不住
“化學(xué)是中心科學(xué)”這一說法，并非憑空而來。1977年，《化學(xué)：中心科學(xué)》教科書首次將這一概念普及，此后經(jīng)過數(shù)十年驗(yàn)證，成為科學(xué)界的共識(shí)。從學(xué)科邏輯來看，化學(xué)處于自然科學(xué)體系的核心樞紐：
它扎根于物理學(xué)的基礎(chǔ)規(guī)律——基于原子結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)原理，探索物質(zhì)的構(gòu)成與變化；又為生物學(xué)提供底層支撐——生命活動(dòng)的本質(zhì)，正是細(xì)胞內(nèi)無數(shù)化學(xué)反應(yīng)的精準(zhǔn)協(xié)同。向上，它延伸到材料、能源、環(huán)境等應(yīng)用學(xué)科；向下，它承接基礎(chǔ)科學(xué)的理論突破，成為連接“基礎(chǔ)研究”與“實(shí)際應(yīng)用”的橋梁。
就像科學(xué)家Balaban和Klein提出的學(xué)科框架所示，化學(xué)并非孤立存在，而是不斷分支延伸，衍生出生物化學(xué)、物理化學(xué)、地球化學(xué)等交叉領(lǐng)域，形成一張覆蓋自然科學(xué)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
化學(xué)如何“串聯(lián)”各大科學(xué)領(lǐng)域？
化學(xué)的中心地位，從來不是口頭定義，而是實(shí)實(shí)在在的跨界賦能。從基礎(chǔ)研究到前沿科技，它的身影無處不在。
1. 與物理攜手：解鎖材料的“超能力”
物理探索物質(zhì)的宏觀規(guī)律，化學(xué)則深耕微觀結(jié)構(gòu)，兩者結(jié)合催生了無數(shù)材料革命。如今備受關(guān)注的第三代半導(dǎo)體材料，就是化學(xué)與物理協(xié)同創(chuàng)新的典范。
以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為核心的半導(dǎo)體材料，憑借耐高溫、高頻特性，成為6G通信、新能源汽車的核心基石。化學(xué)家通過調(diào)控原子排列、優(yōu)化合成工藝，提升材料良率與性能；物理學(xué)家則基于這些材料特性，設(shè)計(jì)出高效能電力電子器件。目前，8英寸碳化硅襯底量產(chǎn)良率已突破70%，特斯拉、比亞迪等車型的逆變器已全面采用碳化硅器件，推動(dòng)新能源汽車向高效化升級(jí)。
2. 賦能生物學(xué)：揭開生命的“分子密碼”
生命的本質(zhì)，是一場精密的化學(xué)盛宴。從DNA的復(fù)制、蛋白質(zhì)的合成，到新陳代謝的調(diào)控，每一個(gè)生命過程都離不開化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。
手性催化技術(shù)的突破，更是讓化學(xué)為生命健康保駕護(hù)航。上世紀(jì)，“反應(yīng)停”悲劇讓人類意識(shí)到手性化合物的重要性——同一分子的不同鏡像結(jié)構(gòu)，可能帶來治愈效果或致命風(fēng)險(xiǎn)?；瘜W(xué)家通過研發(fā)手性催化劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)藥物分子構(gòu)型的精準(zhǔn)控制，如今全球50%以上的臨床藥物都是手性藥物，L-多巴更是成為治療帕金森病的核心藥物?？梢哉f，沒有化學(xué)，就沒有現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的突破。