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caijiculture

新虫 (初入文坛)

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[交流] DICP大连化物所的催化科普工作，兼及催化哲学思辨

最近对催化概念的起源与早期发展突生兴趣，于是翻箱倒柜一般到处寻找资料线索。凭着对催化界曾有的一点认知，我能想到几个名字——大连化物所，兰州化物所，厦门大学，吉林大学等，对它们优先寻访一下，尤其大连化物所dicp，或许能有所斩获。
我之前虽一直慕名dicp，也知道它规模越来越大，实力越来越强，甚至前不久一次跟客人聊燃料电池时，竟听说xx公司是他们大连化物所投资的，嚯，不由感叹它的产业化之广已超乎想象！不过，我一直没有正面去了解过他们，包括网站也没有去上过。
此次我想到了他们，而且，直觉里觉得那里是有我想找的资料的——比如科普。果不其然，在他们的网站上，竟找到一些催化方面的图文和讲座视频。真好！这才不愧大所风范！
其中有一个视频是包信和院士的。以前并不知道包院士。一查之下，才知道这是一位大牛。大牛不吹。而没料到的是，包老师还是一位脱口秀actor，兼漫画家，课讲的是一个相当劲爆——语速适中，不疾不徐，没有口头语，不拉长音，间或斗几个小包袱，讲到催化的本质时，用漫画给大家解释，又是一阵爆笑。当然，到重点时则庄重指出，“催化的原始概念，大家觉得现在easy，但是越简单的地方，越关键，也越值得想清楚”，这些要紧的话自然及时强调出来，不含糊其词，不轻描淡写。包老师对催化给出的总的图像是，吸附是催化的实现途径，是本质。
不过，为什么会有催化现象的存在呢？
我们对催化现象的印象，往往是叹为观止，颇感神奇奥妙。我们感叹的背后，其实并不在于它的存在加快了速度，也不是为它以很少量而起大作用，而是“它竟然前后没有变化”。人们的第一反应往往是，这岂不是有点违反了某种定律——能量守恒定律吧！粗想，是啊，把一样物质放进去，就可连绵不断、一劳永逸（虽然事实上不是如此，催化剂还是需要消耗的，但这消耗只是因为磨损或污染之故，而不是物质上的消耗，因此仍是叫人不容易想的通）起到促进的功能，这跟“永动机”有某种程度的相仿了嘛！
但是细想，其实我们至少在两点上有误解：第一，反应系统在加入催化剂后，系统其实已经是改变的新系统，但我们误解了，仍然从原有的旧系统去考察。亦即，催化剂本身作为一种物质被“占据”——即使它没变化——实际上也是一种消耗，而不仅仅因为它不变（或因其他原因耗损）便认为不是消耗。举个例子，我们从一地去另一地，如果走着去，无论慢走或快跑，甚至蜷起身体滚着去，所耗的体力大致一样，但是，如果我们骑上自行车去，那么又省时间又省体力，同时，自行车基本没有变——理论上有耗损是肯定的，但自行车也是被占据的，至少在我们骑的时候是被占据的，是整个时间不可分离的一部分。自行车其实起到的作用就是催化剂，我们不会对此有什么疑问，比较好理解，其实催化作用过程其实也是类似的。用物思想，大概就是其中的核心思想。
其二，催化剂在其中起的作用，我们虽然不能“目击”，但总是认为一定是发生了什么作用，甚至认为一定是有“具体动作”的作用，比如吸附。可是，很可能我们仍然误解了——即使现在已经用电镜等手段证明了一些反应，催化剂是有“具体”动作的——可是，为何不能想象，催化剂真的只是出现在那里，“露个面而已”，也便能搞定了呢？凭着某种场，某种非接触力，实现催化过程，这并非不可以想象，并非不可以实现嘛。场，这种存在，不是“像我们坐着的椅子一样实在”吗？
问题是，这究竟应该怎么从理论上解释呢？也简单，就是反应往往是困难的——有能垒的——这是自然的预先的既有设置，万物基本已处于稳定与均衡的状态。那么，要反应顺利的进行，则需借助外力，这份外力也不外乎对微观电场的扰动、改变，以期出现适当的转机。因此，催化本并不是稀有罕见，恰恰是普遍存在的。这也正是我们已知的结论，80%以上的反应需要催化剂的辅助进行。不需要催化剂的情况，实际上才是化学中的少数，或者说，容易的反应是经过了拣选的“人造物质”的反应。自然物质之间的反应，除非是空间上隔得很远的，是不可能那么容易的，因为能反应早便反应掉了。

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