本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
《化学与工程新闻》(C&EN) 是美国化学学会和化学界的旗舰杂志，今年正值创刊90周年，庆祝创刊90周年。我只能想象，如果1923年的编辑们能够见证2013年纯粹化学和应用化学的状态，他们会感到多么困惑和敬畏。我仍然记得津津有味地阅读该杂志在其创刊75周年时发表的文章，而这次周年纪念也提供了一些关于各种主题的有见地的观点；仅举几例，如催化、结构生物学和计算化学。我强烈建议阅读其中的每一篇文章，以了解化学中一些最重要的概念和应用是如何随着时代发展的。
杂志上有一篇文章记录了化学中最重要的概念——化学键——是如何发生转变的；从模糊不清，到严格定义，再到再次模糊不清（尽管意义非常不同）。
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诺贝尔奖得主罗尔德·霍夫曼对“化学键”发表了富有洞察力的评论：
“我的建议是：将这个概念推向极限。了解现有的不同实验和理论测量方法。接受在极限情况下，根据某些标准，一个键仍然是一个键，但可能不符合其他标准。尊重化学传统，放轻松，不要为这个概念无法明确定义而唉声叹气，而要享受这个想法的模糊丰富性。”
从更广阔的角度来看，这90年间化学的变化是惊人的。1923年，化学工业已经构成了日常生活的基石，但人们对于如何以理性的方式利用化学科学的概念和产品知之甚少。自1923年以来，我们对纯粹化学（化学键）和应用化学（合成）最重要方面的知识的增长，超越了化学创始人的最狂野的梦想。
如果我们要指出这90年间化学领域的两项真正可以被描述为“范式转变”的发展，那就是对键合的理论理解和仪器分析的革命。正如我和其他人之前论证的那样，与物理学不同，化学更偏向“加利索尼亚式”而非“库恩式”，其标志性成就在于对新仪器技术的依赖，与对概念飞跃的依赖程度相当。
化学领域最重要的两项实验进展——X射线衍射和核磁共振——都来自物理学，但正是化学家将这些概念磨练成常规实验室工具，用于测定种类繁多的物质的结构，从食盐到核糖体。这两项发展对化学、生物学、医学和材料科学的影响怎么强调都不过分；它们将分子结构测定的艰巨任务从数月缩短到数小时，使我们能够找出新型药物、塑料和纺织品的性质，并且现在每个研究生每天都在使用它们来探测物质的结构并合成新的物质形态。其他发展，如红外光谱、电子衍射、原子力显微镜和单分子光谱学，正在将化学推向新的方向。
化学领域最重要的理论发展也源于物理学，但其进步再次证明了化学家在充当概念与应用之间的调解人方面发挥着核心作用。这也说明了一个关于还原论和试图将化学还原为物理学的缺点的关键点。化学键是一个抽象概念，可以追溯到原子之间的“亲和力”（当用图示表示时，充满了钩子和眼睛）。但正是在1923年，伟大的美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯提出了原子共享电子的观点。这是一个革命性的想法，为莱纳斯·鲍林、约翰·斯莱特、罗伯特·马利肯、约翰·波普尔等人利用新开发的量子力学机制将定性原理塑造为精确的定量工具铺平了道路，借助现代计算技术的发展，现在化学家可以常规地计算和预测任何数量的化学物质的重要性质。
然而，化学键的衍生意义诱惑和迷惑着物理学家，当他们试图过于精确地定义化学键时，化学键总是会从他们的掌握中溜走。罗尔德·霍夫曼的上述引言将问题放在了正确的角度；当您试图将芳香性、疏水效应、空间效应和极性等典型的化学概念推向极限，并试图用亚原子物理学来定义它们时，这些概念会“边缘模糊”（用霍夫曼的话说）。化学是涌现学科的一个很好的例子。它源于物理学，但又独立于物理学，在发展过程中依赖于自身层面的基本定义。
化学键和化学的其他理论方面促进了化学家所从事的一项活动的发展，社会是这项活动的最大受益者——合成的科学、艺术和商业。每一种沐浴、穿着、喂养、温暖、运输和治愈我们的分子，要么是使用化学技术从自然界中提取的，要么是在化学实验室中合成制造的。这些物质的社会影响难以低估；即使是避孕药、抗生素或尼龙等少数几种物质的抽样，也证明了化学彻底改变我们生活的强大力量。
1923年，合成还是一个随意的过程，我们几乎不了解如何理性地进行合成。所有这一切都在20世纪50年代和60年代发生了变化，当时由传奇有机化学家罗伯特·伯恩斯·伍德沃德领导的一批先驱科学家彻底改变了这一过程，并将合成磨练成一门精确的理性科学，它利用化学反应的过程、轨道的排列、新型化学试剂的开发以及分子的三维形状。随着有机合成的发展，高效精确的催化剂和有机金属化学学科的蓬勃发展也随之而来。许多诺贝尔奖都颁给了这些开创性的发现，但没有一项能超过合成将继续对我们的生活方式产生的巨大影响。
正如我们不可避免地接受科学和技术一样，随着进步也带来了问题，化学家不得不处理诸如环境污染、药物副作用和公众对化学的看法等问题。可以肯定地说，大多数化学家都清楚地意识到了这些问题，并正在努力解决这些问题。他们认识到知识伴随着责任，他们为减轻错误应用他们的科学所造成的弊端而承担的责任超越了他们狭隘的专业利益，并涵盖了他们作为公民的职责。
在新世纪，化学继续在其过去的基础上发展，化学家继续突破其边界。《化学与工程新闻》的编辑们在1923年不会预见的另一个变化是化学完全融入生物学、医学和工程学等其他学科，并作为真正的“中心科学”走向成熟。今天，化学深入渗透到我们生活的方方面面。文明面临的主要问题——清洁和充足的食物和水、医疗保健、国家安全、人口过剩、贫困、气候变化和能源——都离不开化学知识的解决。简而言之，一个没有化学的世界将是一个我们无法想象的世界，我们都应该欢迎并将化学科学的发展融入到我们的物质和道德世界观中。