智博彩票正规直营网: 从手写家书到高速铁路,化工科技如何改变城市生活

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1949年5月27日,上海解放。

这是当时远东地区最大的城市,仅仅600多平方公里的地面上,居住了超过500万人口[1],具备现代城市应有的各种基础设施。

然而,当年的上海不过是一枝独秀。70年之后,同样这片土地上,超过500万人口的特大城市已经达到了13座。如果对比百万人口大城市,更是从解放之初的不到十座,增加到现在的近150座。可以说,建国以来,我们创造出了城市化的奇迹。

城市化,是现代社会最显著的特征之一,背后的推动力却是工业化,化学工业,尤其功不可没。


纯碱——让城市建设起来

就在上海解放的同一时期,远在万里之外的印度,一名中国人收到了一封不寻常的信件。

他就是侯德榜,抗日战争期间,他发明的“侯氏制碱法”轰动了全世界。此刻,他正在犹豫,自己究竟是该回祖国还是在印度接受一份高薪岗位,而他收到的这份信件,打消了他所有的疑虑,立即坐上轮船,踏上回国的路程。

侯德榜研制的“侯氏制碱法”,产品叫做碳酸钠,因为有一定的碱性,也被称为纯碱,生活中常被叫做苏打。它还有个近亲叫小苏打,学名碳酸氢钠,经常被用在苏打水里。

苏打和小苏打之间的化学反应,就构成了制碱法里的关键工艺。在侯氏制碱法之前,最常用的制碱方法是由比利时人索尔维发明出来的索氏制碱法。这个制碱方法让索尔维本人成为世界上最富有的几个人之一,让他有财力举办高端学术会议——他所创办的“索尔维会议”总是能邀请到包括爱因斯坦、居里夫人在内的最顶尖科学家。

但侯德榜并没有这样的机会。

这并非是他的技术不先进,事实上,经过改进之后,侯氏制碱法对原料的利用效率远超索氏制碱法,得到的纯碱品质也有所提升。

可是,身在积贫积弱的旧中国,他的目标,只是生产出满足居民基本生活的纯碱,比如用作肥皂的原料,赚钱对他来说并不轻松。

新中国成立以后,百废待兴,残破的小城镇更是需要进行大规模的整修扩建。

城市建设,最离不开的是硅酸盐工业,更具体来说,就是砖瓦、砂石、玻璃和水泥这些产品。对于现代城市而言,尤以玻璃和水泥更为关键。

如果没有玻璃,窗户就找不到合适的透光材料,纸糊的窗户,不只是看不清窗外的景色,耐久性更成问题。

如果没有水泥,城市建设更是无从谈起,高楼大厦、道路桥梁,如果不用水泥,现代城市就只能停留在规划图上。

然而,玻璃和水泥虽然都属于硅酸盐材料,但制造它们的核心原料却是属于碳酸盐的纯碱。这主要是因为,硅酸盐的熔融温度高,直接加工非常困难,而碳酸钠是最适合的助熔剂。早在两千多年前,地中海地区的先民能够率先发明出玻璃,就和当地水域盛产苏打有很大关系。

但是自然界的苏打远远不足以支撑城市建设的需求,特别是一个拥有4亿多人口的国家,正整装待发,准备撸开袖子大举建设,人工合成碳酸钠是必由之路。

侯德榜深谙化学工业之道,自然也就明白这个道理。于是,在获知自己辛苦打造的纯碱工厂能够得到新政府的支持之后,他义无反顾地回到了国内。

于是,这一年,城市建设,有了最基本的工具。


化肥——让餐桌鲜活起来

建设中的城市,需要大量的人力;建成之后的城市,更需要大量的人口来维持各种系统的运转。

这个最基本的逻辑,限制了古代政体建设大城市的可能性。一座一百万人口的巨大城市,也就意味着这么多人不事农业生产,吃饭问题完全靠城市以外的农民解决。人类又是一种娇气的生物,只靠干粮也活不下去。所以,城市里的餐桌还要鲜活起来。

换句话说,要想让城市运转起来,就先要提高农村的生产力,让每一亩农田都能产出更多的粮食和蔬菜。

在两百年前,这还只是痴人说梦,因为农业生产,单产有限,靠天吃饭,一年的辛苦劳作,一亩三分地还是只能收那么点粮食。

植物生长需要很多种化学元素的共同配合,而且它们的作用不能互相替代。换句话说,如果一种元素太缺乏,那么其他元素再丰富,植物也还是没有办法生长。这个并不深奥的道理,是德国农业化学家李比希最早提出的,他还因此用木桶打了个比方,从此有了我们熟悉的木桶原理。

在自然界,植物这个木桶的短板元素是氮、磷和钾,其中氮元素最难解决,因为自然界至少有磷矿和钾矿,氮的来源只能寄希望于氮气,可是绝大多数植物都不能吸收氮气。

改变这一切的是合成氨技术。

氨是氮气和氢气反应之后的产物,但是这个看似简单的化学反应并不是很容易发生,为了寻找合适的办法,人类尝试了150年之久。有了氨气,就可以很方便地生产各类氮肥,农作物缺氮的问题就解决了。

发明合成氨技术的,是李比希的同胞哈伯,他也是一位响当当的化学家。哈伯又把技术交给了德国著名的化工厂巴斯夫(BASF),由巴斯夫的科学家博施研究合成氨技术的工业化。最后,这项技术获得成功,哈伯和博施也先后因此斩获诺贝尔化学奖。

我们每个人,未必是城市建设的参与者,但一定会是智慧城市的见证者。可以肯定的说,未来的城市,依然离不开的化学工业的支持,当你走在街道上,看到一盏盏太阳能电灯时,或许会注意到那些蓝紫色的硅晶片;当你发现年年翻修的道路,路面居然已经不再龟裂的时候,可能也会想到这是自愈性材料的功劳;当你再也听不到汽车的轰鸣,不必忍受无尽的尾气时,大概也能感受到,这是因为有了更多锂电池作为动力的汽车。毫无疑问,无论是在过去、今天还是未来,化学创新推动着城市发展、让城市生活更美好。


[1] 徐群, 上海城市化进程对农业发展的影响研究(1949年至今) 南京农业大学博士论文

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