曾几何时,中国的中学师生都信奉这么一句话:学好数理化,走遍天下都不怕;到了大学里,讲究的却是汽车、计算机、信息化。在美国人的嘴里,成了STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)。但归根到底,数理化都是基础。那文科生就不活了吗?他们当官,搞权斗,整治人类;理科生都是他们的奴隶。
数学是任何科学的基础:要想定量描述一个东西,没有数量肯定是不行的。要了解你生活的地球乃至整个宇宙,不懂物理是不行的。要想了解生命,不懂化学,根本就无从谈起;而不懂生命,就不能算是活过。生命就是化学。从每天呼吸的空气、喝的水,到食物、燃料、化工产品,再到我们的嗅觉、味觉、痛感,喜怒哀乐,乃至生死,都离不开化学。化学提供了治病的药物,也提供了杀人的武器—比核武器更厉害;化学揭示了生命基因的构成,当然也能毁灭生命基因。
然而,在整个学界却是隔行如隔山。化学老师不懂物理和数学,物理老师不懂化学和数学,数学老师更是不懂物理和化学;这怎么能让学生明了整个世界的全貌呢?我的高中物理老师拿着积分符号去吓唬全班同学,化学老师除了教你死记硬背之外,什么都解释不清楚。在加拿大,十年级的科学老师,不知道原子和离子的电子结构,却让学生们去画Lewis结构图;不知道化学键的成因、形状,却让学生们去写化学反应方程式。方程式的平衡,一个待定系数法就搞定,却硬是在那里猜上半天。更是少有人会解微分方程,化学平衡常数怎么来的?没有人知道。
唯一的一个明白人,Linus Pauling,用量子力学的方法去解释电子的运动,引进负电性的概念,还因此获得了诺贝尔奖。我一直以为,化学变化的规律已经彻底地弄清楚了,没有什么新东西可以发现了,合成一种新的化合物也不是那么具有挑战性。还由于高考(7月份的7、8、9日)前的酷热和压力,流了几次鼻血,体检时被限制报考化学专业,也就只能搞搞数学和物理了。可近日来,看到学生们学习化学的迷惑不堪,不禁感叹:这化学究竟是怎么了?
有一本化学教科书的前言里说,在所有的学科之中,化学是最难学的。原因之一是,名堂太多;已知的化合物有一千五百万种之多,光是命名就是一个大难题。历史上已经是各有其名,不同的人还叫不同的名;IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)又搞出一套标准,这谁能记全啊?我遇到一个化学老师,他能够张口说出118种元素的原子量,精确到小数点后三位,因为他天天用;但是,他却解释不了那是怎么来的。又有谁能够记住,原子核里那400多种粒子、寿命只有几纳秒,它们的基本性质?
有个学生能够记住圆周率Pi小数点后面的100位小数;这有什么实际意义吗?我们要明白的是道理。教科书的化学,都是基于观察,计算只是以实验为依据,没有理性的推导;解释也只是深入到电子、质子、中子的层次。核物理、核化学也只是简单的衰变、聚变、裂变;到了量子层次,才能解释超微观现像。可是,因为技术的限制,我们还到不了Planck长度。现在已有《计算化学》,单凭理论计算的结果;有人还开发出了计算机软件。只差一个人,去跟你解释那些道理。
要找到一个数理化全通的老师可不容易。我已经记不清有多少个学生让我介绍化学老师了;找到一两个,可是那些学生们没有一个满意的。这下子,只能亲自部署、亲自指挥,撸起袖子加油干了。这话可别让某人听到:香港加油都已经成了禁词,总有一天,科学、道理、人性都会成为禁词。