理论是科学发展的关键
化学工业的发展离不开催化剂。
10月6日，瑞典皇家科学院将2021年诺贝尔化学奖授予Benjamin List、David MacMillan，以表彰他们在不对称有机催化领域的贡献。
在近日召开的国家科学技术奖励大会上，中国科学院大连化学物理研究所包信和院士团队20余年攻关获得的“纳米限域催化”成果荣获了2020年度国家自然科学奖一等奖。
化学是一门以数学和物理为基础的、实验与理论紧密结合的学科。理论对化学学科的发展非常重要，自从学科建立以来，涌现了大量重要的理论研究成果，使人们对物质世界有了更深入、更精确的理解。
但同时，近年来，学术界对科学评价体系提出了一系列问题，有些问题在短期内难以解决。
目前，我国在理论研究方面的成果很少，在学科布局和大的研究方向等方面也存在一定的问题。
哈佛大学化学与生物学系的经验
20世纪最伟大的化学家、哈佛大学教授Woodward R B完成了维生素B12的全合成，后又完成了奎宁等天然产物的全合成；还在高深的有机化学理论方面取得了很大成就，与Hoffmann R共同完成了前线轨道理论研究。
哈佛大学教授Corey E J因在天然产物全合成方面取得杰出成就而荣获诺贝尔奖，哈佛大学的Evan D也在天然产物全合成领域做出了有长远影响力的贡献。
哈佛大学教授Kishi Y于1989年报道了海葵毒素羧酸的全合成，又于1994年报道了海葵毒素的全合成。海葵毒素的结构十分复杂，有64个手性中心，可能的立体异构体是271个，合成难度非常大。
美国合成大师Nicolaou K C曾撰写了天然产物全合成方面的介绍性专著——《改变了世界的分子》，书中介绍了20世纪以来30多个最具代表性的天然产物全合成的重要内容和背景知识。
书中，Nicolaou详细介绍了海葵毒素的分子结构、背景知识、逆合成分析和偶联反应，剖析了若干合成步骤，并对涉及海葵毒素全合成的8篇最重要的核心文献等都作了说明。
此外，美国还有多所研究型大学，其研究方向和研究领域非常超前，具有极大的科学意义和深远的研究价值。
影响因子无法衡量刊物的质量
目前，国内存在片面追求论文影响因子的情况。
影响因子是某杂志在一定时段里发表的文章被引用的总次数除以该杂志发表文章的总篇数，不难理解，热门的研究领域中，由于进行相关工作的研究人员较多，发表文章时引用该领域的文章便更多，由此引用的次数就多。
就化学学科而言，综合性刊物，如Science等影响因子最高；化学学科类，如JACS和Nature Chemistry等也较高；专业类，如JOC比较低；而细分研究领域类，如合成化学类杂志影响因子一般很低。
然而，科学需要细分，需要研究专家来解决问题，杂志越细化影响因子越低的现状，说明按照影响因子来评价期刊质量是反科学的。
唯影响因子的弊端主要有：很多科学刊物的编辑会优先考虑的文章是否吸引眼球、如何被大量引用，而一些好稿件可能会因为编辑判断“引不高”而直接退稿，由此导致一些研究者转向热门领域；管理部门往往更注重研究论文发在哪里、影响因子是多少，而不是做了什么、有什么真正的科学意义和价值，容易把研究方向导偏；科研人员为了申请经费，不得不拼力发高影响因子的文章，但容易忽视颠覆性的、真正原始创新性的研究工作。
笔者认为，一个科学刊物的功能主要包括：社会功能，报道最新研究成果，向公众传播新知识；个人功能，可以作为研究人员个人研究成果的户头，记录学术研究的特殊档案材料；其他功能，如发表最新进展的综述进展，有关学术问题的评论、批评、批判，撤回有问题的文章等。
总之，他人引用次数的多少仅仅是刊物的一个方面，我们不能仅仅用影响因子的高低来评价科学家的水平和研究价值。
理论是科学研究中的灵魂
我们只有深入进行理论研究，才能够真正实现超越，但一个好的科学理论绝不是简单就可以成功的。
现在，我们往往只顾着发表文章，却很少认真读书；我们有大量的博士论文，却鲜有真正的真知烁见。
这是我们需要深入思考的问题，从而避免弯路。
我们非常需要具有思想性和理论性的科学思维，但是似乎在这方面存在软肋。
以我国古代的四大发明为例，其成就固然十分重要，然而由于没有能够向理论方面迈出关键一步而颇为遗憾。
如指南针，人们只注重其应用性，却未能对其进行深入细致的理论研究，从而失去了磁学和电磁学捷足先登的机会。
我们很早就在火药的应用方面取得了突破，但没有在化学层面对其进行理论研究，若能解决相关的理论问题，就能够把火药这种混合物设计发展成为稳定性高、威力巨大的新一代含能材料，从而在军事工业上超前发挥极大的作用。
此外，曹冲称象的故事，实际上暗含了欧基米德定理的感性认识，即物体所受到的浮力等于物体排开的液体所受到的重力，但并无人将此实践上升到理论的高度。
再如几何学中非常重要的勾股定理，我们的祖先很早就知道勾三股四弦五，但只给出了比例，未推广到普遍的数学层面，而毕达哥拉斯则得到了c2=a2+b2这一公式，即任意直角三角形的2条直角边的平方和等于斜边的平方，由此勾股定理在国外被称为毕达哥拉斯定理。
这些中国古代的发现，在当时仅被视为一种技术创新，后来被一些西方科学家上升到了理论层面，从而发挥了更为重要的作用。
化学是实验与理论紧密结合的学科
现在有一个说法，认为化学仅是一门实验科学，但这其实带有主观性、片面性和表面性，这种认识会导致化学科学的浮躁。
化学应该是一门以数学和物理为基础、实验与理论紧密结合的学科，学科建立以来，涌现了很多精彩的理论研究成果，使人们对物质世界有了更深入和更精确的理解。
杂化轨道和成键理论圆满地说明了石墨（sp2杂化）、金刚石（sp3杂化）、富勒烯（sp2.28杂化）的结构与性质。
休克尔芳香族理论说明了芳香族的本质，芳香族必须满足3个条件：共轭分子结构要有4n+2个π电子、分子体系必须共平面、分子结构必须为闭环。
前线轨道理论则很好地说明了一些有机化合物的紫外光谱特性等，也成功地说明了一些有机反应的问题，例如有机配合物的配位场理论。
这些理论均与实验结果和物质特性完美地一致。
物理化学为化学科学奠定了一系列精辟的理论，物理化学与有机化学结合，诞生了物理有机化学学科，对化学研究具有很高的价值。
有机反应中提出的反应机理，一些能够为广大化学家所接受，有的反应机理得到了实验的充分证明，有的则为实验揭示了本质。
如Heck反应、Suzuki反应和Negishi反应的理论，都为有机化学开拓了新生面，是真正原始创新、能够被后人反复应用且能够为化学家提供新方法的理论。
科学的本质具有批判性
真正能够反映客观事物本来面目的正确的科学理论，是科学发展的关键；而歪曲了客观事物本来面目的错误理论则是阻碍科学发展的顽固绊脚石。
有专家指出：化学革命晚于科学革命，一个原因就在于四元素说、燃素说等歪曲事实的理论没有及时抛弃，新的元素理论和科学的燃烧理论没有及时建立起来。
所以，科学的本质也具有批判性，歪曲事实的理论应该及时被批判，而一个个精辟的科学理论就是绝对真理之长河里的相对真理。
科学的根本在于思维，首先需要感性认识，感性认识通过产生飞跃上升到理性认识，理性认识则必须与实验事实完全一致，需要经过实践的检验。
一个精辟的化学理论往往由实验到理论，再由理论到实验，反复多次，不断完善、不断改进，才达到绝妙的境界。
理论已经完全超越了表面现象，深刻揭示了事物的本来面目，把握了事物的本质，深入到了根本层面。
作者简介：王乃兴，中国科学院理化技术研究所，研究员，研究方向为功能分子与手性化合物合成。
论文全文发表于《科技导报》2021年第19期
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