何谓化学？化学何为？
中国科学院院士黎乐民用一句话归纳道：
“化学是研究化学物质变化规律的科学，其目的是掌握变化规律，利用来创造社会物质财富，保障大众生命健康。”
黎乐民早年从事核燃料络合物化学和萃取化学研究，后因情况变化改变研究方向，从事量子化学和理论无机化学研究。投身祖国化学事业半个多世纪，在黎乐民看来，化学是深受社会关注的科学，化学研究不是简单的个人爱好，归根结底是为了满足社会的需求。概括而言，化学家研究的最终目的有两个：一是为了创造社会物质财富，二是保障大众生命健康，两者都是为了改善人类生存环境，推动社会发展进步。
化学研究的目的与人类社会的发展息息相关。化学研究的起源可上溯到古代炼丹术和炼金术。据历史记载，从我国战国时期开始，为了获取象征永生的丹药和象征财富的黄金，国内外炼丹家和炼金术士们开始了早期的化学实验。炼丹术的期望是炼出“不死之药”，服之可以包治百病、长生不老；炼金术则寻找“哲人石”，利用来点石成金，希望把石头或其他物料“变成”黄金，就是把“低廉”原料转变成“昂贵”物品，创造物质财富。这些尝试，标示了人类开始为保持生命健康与创造物质财富的探索轨迹。虽然炼丹术和炼金术活动受时代认识水平的局限没有直接发展成为现在的化学科学，其主观追求的目标却是一脉相承的，所以可以视之为化学的原始形式或者化学的雏形。
化学之所以名为化学，“变化”是它的根本内涵。化学的英文字根包含着阿拉伯文中“不可捉摸、奇怪、变化莫测”的意思。黎乐民认为，老一辈人之所以用“化学”二字作为这门学科的中文译名，是为凸显它“变化的科学”的内涵，因为化学的中心内容是研究化学物质变化的规律。为什么要强调是化学物质？物质的概念有哲学范畴的定义，有物理学上的定义，也有化学上的定义；探讨由化学元素组成的各种各样形态物质的变化规律，限于在化学领域内，例如不包括原子核的变化规律，那属于核物理学的范畴。
化学研究活动，从本质上说是以人为本的。作为科学本身，化学研究规律，而研究规律的目的则是为了掌握规律以后，利用对规律的深刻认识，达到为社会创造物质财富和保障人类健康的目的，总体目标是不断改善人类生存环境，保证生活更美好，生命更健康，一切是以人为中心的。现在很多学者强调做基础科学研究不要讲目的，黎乐民对此观点不完全赞同。他认为，诚然，任何搞科学的人都要对他研究的事物有浓厚兴趣，但是不能仅仅强调兴趣，因为从社会层面来讲，科学活动本质上是一种社会化事业，是必须做到以人为本、以人为中心的，且不说现代科学活动需要社会很多甚至是极大的投入了。
从理解化学变化本质的角度看，化学是相对成熟了。但从化学要达到的目的角度看，化学这门学科还远远不够成熟，而且只要人类还存在就永远不会有完全成熟的一天。化学正式成为现代科学，是在十八世纪。为什么分界在这个时间点？因为现代化学学科是建立在确认元素、原子、分子等是客观存在的基础上的。天然存在的几十种元素是客观存在的，是可以通过实验拿到实际的纯物质的。化学科学建立在反映客观实际的基础之上，而不是像炼丹术和炼金术那样以想象中的构成世界万物的本源物质“金木水火土”或者“水土火气”等为“理论”基础，臆测实验，穿凿附会。十八世纪，1772至1777年间，拉瓦锡用定量化学实验证实了燃烧的本质是物质与氧元素的化合作用，而不是虚构的“燃素”的参与，提出燃烧的氧化学说，开创了通过实验定量研究实际化学物质变化规律的新时期，使化学沿着正确的轨道发展。此后几百年，经过众多化学家们的研究和努力，化学学科发展到现在，人们已经清楚认识和准确掌握很多基本化学变化规律了。从这个意义上讲，化学是一门成熟的科学。这种成熟表现为人们不再把化学变化看得那么神秘，那么不可捉摸，而是原则上肯定所有化学变化都是可以理解的，可以彻底弄清楚的。但如果认为化学已经很成熟了，也不确切。因为化学的目的在于创造物质财富，守护人类健康。与物理研究注重矛盾的普遍性、重视发现基本规律相比，化学研究更偏重于掌握并利用矛盾的特殊性。化学物质的特殊性是无穷无尽的，而且人类进步的要求是“得寸进尺”、不断提高的。比如现在农业生产中广泛使用的除草剂“草甘膦”，具有杀草谱广、对环境无污染的特点，开始使用时认为非常理想。但使用较长一段时间后，导致出现抗药性极强的“超级杂草”，并且发现它可能是致癌物质。化学家就要针对出现的问题研发出新一代更高效、低毒、低残留、无污染的除草剂。在研发给人类治病的药、供人类使用的各种材料等方面，类似的产品不断更新换代的例子不胜枚举。这就是化学研究的“个性”特征，研究目的常常是很具体的。黎乐民认为，在把握物质的具体特性及其变化规律层面，化学远远没有成熟，也永远不会成熟。因为人类追求物质财富，追求健康，永远不会停止，矛盾也在不停变化，提出的问题有着特殊性，研究就得不停地往前走。
黎乐民院士(左)接受本刊记者采访
化学工业是化学研究成果的工业化生产。据统计，我国2014年与化工过程相关产业贡献GDP的20%以上，高居第一位。美国化工过程产业占的比重也很高，在出口产品中位列前茅。可以说，“没有化学研究成果，就没有现代物质文明。”但化学对社会的贡献总是被归功到别的产业上，诸如能源工业、石油化工、制药工业、化肥农药、金属冶炼、玻璃陶瓷、纺织原材料、国防装备材料（例如高能推进剂、隐身材料、高爆炸药）等，而这些产业都是化学研究成果的工业化。
可以肯定地说，社会的发展，工业的进步，化学做出的贡献是基石性的，国民经济中占相当比重的产业都是以化学研究成果为基础。化学研究成果经工业化生产，供给社会需求。我们每个人的生活中，方方面面都离不开化工产业。比如说石油资源利用问题，看起来跟化学没有关系，实际上解决其中的化学问题很关键。石油开采出来，如果只是简单分馏，能得到的轻质油较少，原油利用效率较低。后来经过化学研究，利用高温催化裂化反应，将石油中的重质油成分裂化，可以将汽油和柴油的产出大幅度提高，而且油品质量显著提高。事实上现在国内市场销售的汽油中约80%、柴油中约40%是通过催化裂化生产出来的。改变反应条件，也可以通过催化裂解生产出小分子碳氢化合物，例如乙烯、丙烯等，用作有机化工的基础原料。这就极大地提高了石油资源的利用率，如果没有化学研究发挥的作用，石油资源利用率低就成大问题了。再以纺织业为例，在现代纺织业的原材料中，化学纤维占据重要地位，极大地满足了人类的衣着需求，这是众所周知的事实。即使原材料本身取材自天然，但是经过化学加工后，品质可以得到极大提高，比如漂白可使产品洁白如雪，染色则能得到色彩绚丽而且不会褪色的产品。实际上，与人类衣食住行相关的大部分产业都跟化学有直接或者间接的密切关系。例如，保证人类基本生存条件的粮食生产，根据联合国粮农组织统计，化肥在对农作物增产的总份额中约占40%至60%，也就是说，如果没有以化学研究成果为基础的化肥工业，现在人类缺粮将达到40%以上，就会有三分之一以上的人要饿死。
说到这里，黎乐民幽默地打了个比方：“化学像母猪，只产小猪，看起来对供应社会消费的猪肉没有多少贡献——提供肉的是大猪，小猪是不提供肉的。但没有小猪，能有大猪吗？”
化学在许多工业生产部门中能起到从源头开始解决问题的作用。现代社会非常关注的很多领域，如资源、能源、环境等，它们当下面临的关键问题，究其本质，都与化学关系密切。能不能突破瓶颈，关键在化学研究成果。以利用太阳能发电为例，其最重要的问题就是提高太阳光能转换为电能的效率，以便把尽可能多的阳光能量转化为电能。现在最常见的多晶硅电池的转换效率只有20%上下，发电成本远比煤炭高；使用单晶硅虽然可以将转换效率提高到25%左右，但发电成本更高。现在全世界科研界都在大力寻找光电转换效率比单晶硅更高并且综合性能好的化合物。尽管不断有取得一定进展的报道，但研究成果发表论文可以，真正投入工业生产还不行。太阳能可以在多大程度上代替石化能源，关键在找到光电转换效率足够高的化合物，这本质上是要靠化学研究解决的问题。类似地，纯电动汽车要成为现有燃油汽车的强劲对手，关键在于能否造出储能量高、充放电功率大、耐用性好的蓄电池或者高效率的燃料电池，这也要通过化学研究解决。除了能源问题，很多环境问题也跟化学有关，像如何按可持续发展的要求妥善处理二氧化碳排放问题等。总之，从宏观、大面上讲，化学的一般规律基本清楚，学科是比较成熟的；但是从细致的层面去看，它远远没有达到成熟，因为化学注重特殊性，而人类发展永远不会结束。只要有人类存在，新的需求就不断出现，化学的研究和发展也就不会终结。
黎乐民认为，现在国内某些产业的发展之所以滞后，和化学研究“不透”有很大关系。就像我国钢铁工业，产量位居全世界第一，甚至供过于求，可是某些高级钢材目前国内生产不出来，我们还是需要进口，因为还没有完全吃透制备这些材料涉及的深入化学问题。很多时候需要化学研究进一步深入，取得成果，才能带动产业发展的质的飞跃。就化学学科本身而言，未来的发展方向，在于深入掌握规律，精确掌控化学过程，去解决面临的具体问题。为提高对化学过程的深入了解和预测能力，要进一步发展理论与计算化学（量子化学、统计力学、化学信息学与大数据技术等）；要彻底掌控化学过程，就要发展和创新化学物质的合成和制备方法：高效、绿色化学合成方法，化学物质的生物合成方法，物理制备方法（原子/分子蒸汽沉积、外延生长等）。为实现化学研究成果的工业化生产，还需要解决化工过程中的许多问题。
作为北京大学化学与分子工程学院教授、博士生导师，黎乐民执教鞭多年，对培养学术创新人才有着自己的理解和心得。他指出，学校的职责是将生物意义上的“人”培训为社会的“人”，是为社会准备符合基本要求的成员。韩愈《师说》里有言：“古之学者必有师。师者，所以传道、受业、解惑也。”在黎乐民看来，这句话可能改为“古之学者必有师。师者，所以传道、受业、启迪也”更符合现代教育的要求。就是说，要传授道德，传授知识，也要启迪学生的创新意识，培养学生开拓进取的精神，不墨守成规，让学生掌握辩证唯物主义的认识论。在“智育”教育方面，要把握继承与创新的辩证关系。强化培养创新意识固然很重要，但教授前人的知识也是必要的，不能削弱基础知识学习。人类的真知是在历史发展的长河中不断积累起来的，站在巨人的肩膀上才能看得更远。重要的是让学生学会灵活运用人类已有知识，并且着意创新，“授民以鱼不如授民以渔”。
创新的含义很宽，在科学层面，创新从来就没有停止过。科学的发展本来就是一个不断创新的历程，不创新就不叫发展。化学科学亦老亦新，承基石之重，负重前行，发展永无止境。
