化学,不论是从它成为一门独立学科的几百年时间看,还是从几十万年前人类开始使用火从而开始用化学方法认识和改造世界算起,或是从化学所研究的元素、分子、原子已经伴随地球度过了几十亿年的光阴来看,它都可以称得上是老人了。那么这位老人又会给我们带来什么样的故事呢?是向我们展现我们所处的世界是多么的神奇?是对我们讲述在漫长的时光里他如何改变了地球,改变了人类社会?是为我们重现那些为他所痴迷的一个个人是如何一步步艰难探索只为了靠近他的内心?或者,是想告诉我们该如何去面对我们周遭的世界,如何去书写我们的人生画卷?答案只能你自己去寻找了,因为,每个人从故事中获得的都会不一样。
让我们跟随《化学魔法》(作者:樊春丽)一起进入化学这个充满魔力的世界吧!
《化学魔法》这本书讲述了化学不仅是科学,也是技术,与我们的生活息息相关。化学改善了人类的衣食住行。各种化学材料的应用,如橡胶、塑料、合成纤维等,提高了人们生活质量;化肥的广泛使用大大提高了农作物产量;化学推动了医药业的发展,提高了人类的健康水平;化学还促进了能源的开发利用,使人类更强大,使物质世界更富足。化学是个魔法师,给世界带来神奇的改变。由于人类的贪婪,化学产生的污染也不容忽视。理智警示我们,要善用化学,善待自然。
《化学魔法》由樊春丽编著。
世界为什么是彩色的
这天,小晴放学回家嘟嘟囔囔地说:“上课上得头都大了,每个老师说的都不一样,把我脑子都搅乱了。”爸爸听到了,好奇地问:“怎么回事?”“爸爸你说世界为什么是彩色的?”爸爸被她这突如其来的问题正不知从何说起的时候,小晴又自顾自地说了下去:“物理老师说是因为光,有些物质吸收了光有些物质反射了光,吸收和反射的光不同,所以不同的物质看起来就是不同的颜色。”爸爸微笑道:“没错啊。”
小晴没顾着看爸爸的反应又继续说;“化学老师说是因为物质的分子结构不同,比如说铜,如果是纯净的单质就是紫红色,和氧结合成氧化铜就是黑色,氧化不充分形成氧化亚铜的话就是砖红色,形成五水硫酸铜的话就是蓝色。总之因为他们内部结构不同就导致了颜色不同,还有不同的元素也会呈现不同的颜色。”爸爸点点头:“也对啊。”
小晴对爸爸的反应表现出了一丝疑惑,继续说道:“生物老师又说了,生物呈现出不同的颜色是因为体内的色素,叶绿素让树叶呈现绿色,不同的色素让花朵呈现不同的颜色。”爸爸听了依然点头道:“是这样的。”
小晴对爸爸的反应很不解,更加困惑了,急道:“怎么都是对的?明明说的完全不一样嘛!”
爸爸被小晴逗乐了,拍拍她的头:“你先别着急,他们说的都没有错。”
小晴不满道:“你是不是又要说有些问题的答案不止一个?”
“不是这个原因,而是他们是从不同的角度去分析和解释这个问题,看起来虽然差别很大,但其实是不冲突不矛盾的。就像你问什么是苹果,有人说是一种植物的果实,有人说是一种好吃有营养的食物,有人说是制作果酱的主要原料,说的都没错啊,只不过他们从不同的方面理解罢了。”
“可是他们说了之后我还是不知道为什么我们的世界是彩色的啊?”
“你现在闭上眼睛,你还能看到彩色的世界吗?”
“当然看不到啦,眼睛闭上了黑乎乎的哪还有什么颜色。”
“那你想想,为什么闭上眼睛世界就是黑的了呢?”
“我知道了,是因为光。当我们睁开眼睛时,从周围物体发射或反射而来的光,到达我们的眼睛,穿过瞳孔和晶状体,聚集在眼睛后面的视网膜上,就形成了这些物体的图像。连接视网膜的视神经马上把这些信息传送到大脑,我们就能看到这些物体了。”
“嗯,不错。”
“那是不是意味着,如果没有光,我们不可能看到花草树木、高楼大厦,一切都处于黑暗中,世界也就不会是彩色的了?”
“可以这么说。”
“那世界是只在我们的眼中是彩色的还是它本身就是彩色的呢?我们身边看起来是彩色的东西,它们是真的本身带有颜色还是只是光给我们的假象呢?”
爸爸被小晴的说法逗乐了:“哈哈……世界当然不是只有在我们眼中是彩色的了,不然的话,如果人都是瞎子,世界就是一片黑暗,什么都没有?你搞错了一个逻辑关系,世界是不是彩色的,关键在于光而不是我们的眼睛,有光才能使不同的东西呈现出不同的颜色,同样有光我们的眼睛才能看见。可以说光是不同的颜色出现的先决条件。光照到不同的物体上,有些物体会吸收光,有些会反射光,更多的是选择性地吸收光。我们能够看到的光是复合光,也就是几种颜色混合在一起的光。当这种光到达不同的物体时,如果光被全部吸收,那么我们看到的就是黑色。而白色物体是反射了大部分光显现出来的颜色。更多的情况是,一个物体吸收了某种光,而其余的光则不吸收,这样,反射回来的光就会进入我们的眼睛,也就是我们看到的颜色了。”
“这么说来,物理老师说的是对的呀。那化学老师的说法又怎么理解呢?”
“你再想想,为什么不同的物体对光的吸收和反射会不一样?”
小晴想了想,有些底气不足地说:“是它们本来的特性吧,就像有些物质自然条件下就呈现液态,而有些却是固态或气态一样。”
“嗯,你这样说也没错。但是更进一步说,又是什么让物质呈现出不同的特性呢?就是它们内部的结构。我们知道,分子是保持物质化学性质的最小微粒,一个分子所表现出来的化学性质就是由这种分子所构成的物质的化学性质。除了化学性质之外,物体的颜色也是由这些微小粒子以及它们的结合方式决定的。铁和铜,虽说都是金属单质,但是原子不同,原子的结合方式也不同,颜色也就不同了。这是因为金属都是由金属键结合成的金属晶体,其中的自由电子很容易吸收可见光中的能量而跃迁到较高能级,但是这种状态很不稳定,于是很快又会返回到原来的能级,这时多出来的能量就以光的形式释放出来。大多数的金属,比如铁,能够吸收所有波长的可见光,然后又把它们几乎完全反射出来,就会呈现出银白色或灰白色。而一些金属对于某种波长的光吸收的程度大,其他波长的光吸收的程度小,就呈现出了特定的颜色,比如铜的紫红色、金的黄色,铅的淡蓝色,等等。”
小晴打断道:“不对啊,我见过铁粉,不是银白色的,是黑色的!”
爸爸赞许地点点头:“不错,你很善于观察生活嘛。铁粉确实是黑色的。这是因为当它处于粉末状态时,晶面非常杂乱,晶格也不规则,被吸收的可见光辐射不出去,所以就是黑色的了。绝大多数的金属在粉末状态时都是黑色的。”P2-5
安徽教育出版社邀我主编一套《少年科学院书库》,第一辑16部已于2012年9月出版,忙了将近一年,第二辑13部又要问世了。
《少年科学院书库》有什么特点?“杂”,一言以蔽之。第一辑,数理化天地生,基础学科,应用学科,什么都有一点。第二辑,更“杂”,增加了文理交融的两部书:《万物之灵》和《生命的奇迹》,还增加以普及科学方法为特色的两部书:《探秘神奇大自然》和《气象科考之旅》。再编《少年科学院书库》第三辑的时候,文史哲,社会科学也会编进去,社会科学与自然科学共存。
《少年科学院书库》为什么编得这么“杂”?因为现代社会需要科学家具备广博的知识,需要真正的“博士”,需要文理兼容的交叉型人才。许多事实证明,只有在继承全人类全部文化成果的基础上,才能够在科学技术上进行创新,才能够为人类的进步作出新的贡献。
不久前,我同四川大学的几百名学子进行了一场博览群书与成才关系的互动式讨论。我用大半辈子的切身体会回答了学子们的问题。我说,我是学理科的,但在川大学习时却把很多时间放在读杂书上,读中外名著上。当然,课堂内的学习也很重要,是一生系统知识积累的基础,我在大学的课堂内成绩是很好的,科科全优,毕业时还成为全系唯一考上研究生的学生。
但是,不能只注意课堂内知识的学习,读死书,死读书,读书死。而要博览群书,汲取人类几千年创造的文化精粹。
不仅在上大学的时候我读了许多杂书,我从读小学时就开始爱读杂书。我在重庆市观音桥小学读书的时候,便狂热地喜欢上了书。学校的少先队总辅导员谢高顺老师,特别喜欢我这个爱读书的孩子。谢老师为我专门开办了一个“小小图书馆”,任命我为“小小图书馆”的馆长。我一面管理图书,一面把图书馆中的几百本书“啃”得精光。我喜欢看什么书?什么书我都喜欢看,从小说到知识读物,有什么看什么。课间时间看,回家看。我常常坐在尿罐(一种用陶瓷做的坐式便桶)上,借着从亮瓦中射进来的阳光看大部头书,母亲喊我吃饭了也赖在尿罐上不起来。看了许许多多的书,觉得书中的世界太精彩了。我暗暗发誓,长大了我要写上一架书,使五彩缤纷的书世界更精彩。这是我一生中立下的一个宏愿。
博览群书使我受益匪浅,走上社会后,我面对复杂的社会、曲折的人生遭遇,总能应用我厚积的知识,找出克服困难的办法,取得人生的成功。
现在,我已写作并出版了72部书,主编了24套丛书,包括《新世纪少年儿童百科全书》《新世纪青年百科全书》《新世纪老年百科全书》《青少年百科全书》《趣味科普丛书》《中外著名科学家的故事丛书》《花卉园艺小百科》《兰花鉴别手册》《小学生自我素质教育丛书》《四川依然美丽》等各种各样的“杂书”,被各地的图书馆及农家书屋采购,实现了我的一个人生大梦:为各地图书馆增加一排书。
开卷有益,这是亘古不变的真理。因此,我期望读者们耐下心来,看完这套丛书的每一部书。
在我们生活的这个星球上,这个人类构成的社会里,化学如同一位魔法师,为了让我们有充足的食物,他变出了化肥;为了让我们吃得香,他变出了各种调味品;为了让我们穿得暖,他变出了合成纤维;为了让我们摆脱病痛,他变出了各种药物;为了让我们更美更香,他变出了化妆品和香水;为了让我们保护自己不受侵害,他变出了武器……
但是我们通过魔法获得好处的同时也是需要付出代价的,各种与化学有关的环境污染事件、健康安全事件让我们开始重新审视人类与化学之间的关系。也许我们不该太贪心,想要从自然界获取这么多本不该属于我们的东西。或者我们该和化学这位魔法师好好谈一谈,让我们,让地球付出的代价小一些,毕竟地球只有一个,而我们的后代子孙还要在这里继续生存下去。