五項化學發明，成就現代世界

不論你是否承認，跟其他學科相比，化學的存在感就是有點弱。《科學》雜誌在Twitter上公布的50位科學大師中沒有一位化學家；化學研究的新聞也不像物理和天文那樣受關注——即便這個研究是要在彗星上弄一個化學實驗室。英國皇家化學學會調查了人們對化學、化學家和化學品的真實看法，結果表明，大多數人並不十分了解化學家在做什麼，也不清楚化學對現代社會有哪些貢獻。==|||

撰文 馬克·洛奇（mark Lorch）

翻譯 顏磊

審校 丁家琦

LCD屏幕隨處可見——甚至在美術館

圖片來源：Dominic Alves/Flickr, CC BY-SA

你知道嗎？世界人口從1900年的16億膨脹到如今的70億，主要要歸功於合成氨技術的發明，而聚乙烯——世界上最常見的塑料，意外地「被發明」過兩次。

不論你是否承認，跟其他學科相比，化學的存在感就是有點弱。《科學》雜誌在Twitter上公布的50位科學大師中沒有一位化學家；化學研究的新聞也不像物理和天文那樣受關注——即便這個研究是要在彗星上弄一個化學實驗室。

英國皇家化學學會調查了人們對化學、化學家和化學品的真實看法，結果表明，大多數人並不十分了解化學家在做什麼，也不清楚化學對現代社會有哪些貢獻。

化學名人堂

圖片來源：Andy Brunning/[Compound Interest]，由作者提供

這真是太遺憾了，要知道，沒有化學就沒有現代社會呀！為此，我挑選了五項最重要的化學發明，正是它們塑造了我們所處的現代世界。

1.青黴素

這可不是牛棚，而是戰時的青黴素生產車間

圖片來源：Wellcome Images

青黴素很可能挽救過你的生命。沒有它，哪怕是小小刺傷或喉嚨痛都可能致命。1928年，亞歷山大·弗萊明發現培養皿上的霉塊能抑制周圍細菌的生長，並把發揮抑菌作用的化學物質稱為青黴素（又稱盤尼西林，penicillin）。但是，他窮其所能也未曾從黴菌提取出可以使用的青黴素。弗萊明放棄了，他的工作也沉寂了10年之久。直到1939年，澳大利亞藥理學家霍華德·弗洛里（Howard Florey）和他的化學家團隊才終於找到了一種大量提純青黴素的方法，使之真正投入使用。

然而當時正值第二次世界大戰，科學儀器奇缺。科學家只得用浴缸、牛奶攪拌器和書架組裝成一個功能齊備的青黴素生產車間。不出意料，媒體被這種神奇的新葯震驚了，但弗洛里和他的同事都不喜歡拋頭露面，反而是弗萊明出了風頭。

略高冷

圖片來源：Howard Florey. Wikimedia

青黴素的大規模生產始於1944年，化學工程師瑪格麗特·哈欽森·魯索（Margaret Hutchinson Rousseau）才將弗洛里設計的浮誇儀器改進為大規模生產車間。

2.哈伯-博斯（Haber-Bosch）制氨法

氮肥的出現使農業生產發生了翻天覆地的變化

圖片來源：eutrophication&hypoxia/Flickr, CCBY-SA

在每一個生命體的生物化學反應中，氮元素都扮演著極為重要的角色，氮氣還是空氣的主要成分。不過氮氣通常不怎麼和其他的東西發生反應，這意味著植物和動物無法從空氣中直接獲得氮。因而，氮的來源問題一直是農業生產的主要瓶頸。

1910年，德國化學家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡爾·博斯（Carl Bosch）用氮氣和氫氣製備出氨氣，改變了這一切。它可以作為肥料，提高作物產量，最終為人類提供更多的食物。

如今，我們體內80%的氮都來自於哈伯-博斯制氨法，這個化學反應或許是過去一百年間全球人口得以暴漲的最主要原因。

3.聚乙烯—意外的發明

即便是塑料，也有悠久歷史，斐然價值

圖片來源：Dacidd/Flickr, CC BY-SA

大部分塑料製品——從水管到食品袋和安全帽——都由聚乙烯製成。這種年產量8000萬噸、在現代生活中不可或缺的材料，來源於兩次意外發現。

第一次發生在1898年，德國化學家漢斯·馮·佩希曼（Hans von Pechmann）發現他的試管底有一些蠟狀的奇怪物質。他和同事一道研究了這個物質，發現它是一種長鏈分子，他們給它取名叫聚亞甲基（polymethylene）。不過他們的製備方法沒有實用價值，因而像青黴素的故事一樣，在相當長的一段時間裡都毫無進展。

到了1933年，ICI（一家已被收購的化學品公司）的化學家終於發明了一種製造聚乙烯的新方法。他們在一些高壓反應中發現了馮·佩希曼曾留意過的蠟狀物質。一開始他們沒法重複這個反應，後來發現最初的反應中，氧氣泄露進了反應體系。兩年後ICI將這一偶然發現變成了實用的合成方法，生產出了如今唾手可得的塑料。

4.從墨西哥山藥中提取出的避孕藥

美味的墨西哥山藥！

圖片來源：KatjaSchulz/Flickr, CC BY-SA

早在20世紀30年代，醫生們便知道激素療法可以治療癌症和月經失調，也能用於避孕，但由於缺少高效合成激素的方法，相關研究陷入了停滯。當時，孕酮價格高達每克1000美元（換算成今天的價錢），而如今，每克只賣幾美元。賓夕法尼亞州立大學的有機化學教授拉塞爾·馬克（Russel Marker）發現了合成孕酮的捷徑，降低了生產成本。他在植物中尋找結構類似孕酮的分子，最終在墨西哥山藥中分離得到一種化合物，只需一步便能轉化成孕酮，製成第一代避孕藥。

5.你面前的液晶屏

LCD里的搖滾

圖片來源：lan T. McFarland/Flickr, CC BY-SA

你一定想不到，平面彩色顯示器的歷史居然可以追溯到20世紀60年代晚期：當時英國國防部想要發明一種新的平面顯示器，以代替軍用車輛裝備的笨重且昂貴的陰極射線管顯示器。研究人員立即想到，這可以利用液晶材料來實現，當時已經有人提出了液晶顯示器（LCD）的概念，但問題是它們只能在高溫下工作——除非你把它們安裝在烤箱中，否則沒什麼實用價值。

1970年，英國國防部指派赫爾大學（University of Hull）的喬治·格雷（George Gray）接受了這個任務，讓他找到使LCD在更適宜（並且可用）的溫度下工作的辦法。他合成出了一種叫做5CB的新分子，終於實現了這一點。20世紀70年代晚期到80年代早期，全世界90%的LCD設備都使用了5CB，直到現在，廉價的手錶和計算器仍在使用LCD。同時，5CB的衍生物也直接促進了手機、電腦、電視的誕生。

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