2023年12月23日晚八點，由北京市科委、中關村管委會科普專項經費資助的科學傳播公益項目“高山科學經典”邀請到了北京大學化學與分子工程學院博雅特聘教授李彥，科學文化學者潘濤，科普作家、清華大學化學博士孫亞飛，一起導讀《完美的對稱》，聊聊富勒烯的意外發現，領略自然與科學的對稱美。
人類早在幾千年前就認識了金剛石，此后對金剛石和石墨這對差異巨大的碳家族“孿生”兄弟已非常熟悉。然而在20世紀，因為一個意外的發現，碳元素迸發出了新的、更大的活力。
1966年，空心石墨“氣球”不過是一個有趣的遐想。
1985年，在天體物理學家、化學家、建筑學家等不同領域科學家的協作下，一項意外發現震驚世界：一個由60個碳原子組成的完美對稱的足球狀分子。為致敬發明穹頂建筑結構的美國建筑家巴克明斯特·富勒，科學家將這種足球狀分子統稱為“富勒烯”。
導讀中，李彥教授認為碳元素形成的分子和物質特別得多樣化，“碳在元素周期表中是6號元素，它所處的位置使得它具有一個很獨特的電子結構——四個價層軌道和四個價電子，這個電子結構決定了它能形成的化學鍵特別得豐富多彩。”富勒烯便是碳元素構成的擁有極其完美的對稱結構的分子。
李彥教授在高山科學經典導讀現場
1990年，當一群物理學家宣稱能夠制備出看得見摸得著的富勒烯及其相關物時，它終于成為現實。幾乎在一夜之間所有有關碳的教科書都過時了。碳的基本形態不是兩種，而是三種：金剛石、石墨以及新發現的富勒體。
幾種典型的富勒烯家族成員
“我相信沒有任何一個其他的分子能像C60一樣出鏡率那么高，大學化學里很多的雜志封面和無機化學書，封面都是C60。為什么？就是因為這個分子結構實在是太獨特，太奇妙了。”李彥教授無時無刻不在贊美富勒烯結構的美。
由于富勒烯的發現，克羅托、柯爾和斯莫利榮獲1996年諾貝爾化學獎。它的發現不僅刷新了我們對碳家族的認識，而且宣告誕生一種新的化學，開啟了一個“球狀化學結構”研究的全新方向。
其中，以含60個碳原子的C60研究得最為充分，也最具有代表性。富勒烯的近親碳納米管、石墨烯等也相繼被發現。李彥教授在導讀中介紹到，“富勒烯家族十分龐大，它衍生出各種各樣的碳：C70，C78，C80，C84，等等。”
《完美的對稱》一書不同于教科書，里面其實穿插了富勒烯發現之旅的許多有趣故事。圓桌嘉賓潘濤老師說：“真實的科學發現過程中，發現者的情緒總是波瀾起伏，有時候很激動，有時候又很沮喪，有時有強烈的受挫感，有時候又很焦慮。這個東西到底對不對？每提出一個想法都會有人質疑，怎么回應這些質疑？這個科研方向到底是在往正確的方向走，還是錯的？很擔心最后做出來是一場空。各種雜亂的思緒都滲透在這個創新的過程中，鮮活地發生在三個諾獎得主的團隊里。”
潘濤老師在高山科學經典導讀現場
其實，中國科學家在富勒烯的發現上也有顯著的貢獻。潘濤老師分享到：“柯爾在諾貝爾獎頒獎晚宴的致辭最后，特別強調了中國留學生劉元博士和張清玲博士也做出了很大的貢獻。”
整個化學界，還有沒有比富勒烯更完美的對稱體嗎？
李彥教授說：“起碼目前，我們可能很難找到另一個分子，像富勒烯這樣有這么高的對稱性，富勒烯分子當中的每一個碳真的都是完全等價。”
圓桌論壇環節，從左至右依次是潘濤、李彥、孫亞飛、李濤（本書譯者）
隨著應用科學的發展，富勒烯及其衍生物在超導、納米材料、“大碳結構”設計、病毒學中獲得了廣泛應用，對于宇宙演化理論也提供了有力的支持。
當下，AI技術正發展得如火如荼，風潮也吹到了基礎科研界。AI會如何影響基礎化學的研究？AI會完全取代實驗化學家嗎？
李彥教授認為，化學研究的未來肯定離不開AI，但是，AI學習還是需要實驗學家去做實驗以提供足夠多的數據，從而供AI進行模擬、優化、驗證和改進。
圓桌嘉賓兼主持人孫亞飛對此評價道：“對AI要保持一個開放的心態，但是在很多前沿科研領域，人類的工作也不能停。”
孫亞飛博士在高山科學經典導讀現場
導讀最后，李彥老師做了一個總結：“科學領域里還有著無窮無盡的非常有趣的東西等著我們去發現，這是做科學研究的一個非常大的樂趣和魅力，所以我覺得我能成為一個科學工作者，特別得幸福，我也特別希望把這種幸福感跟大家共享，希望有更多的人去享受這樣一種工作。”
與科學家一起讀好書，“高山科學經典”是一個由高山書院發起的公益科學傳播項目。邀請百位知名科學家每周導讀一本科學經典書籍，引領公眾參與閱讀的大型科學傳播公益項目，旨在提升全民科學素養、培育科學精神、傳播科學思想。期望在全民學科學的時代背景下，高山科學經典能在科學傳播領域盡一份綿薄之力。
高山科學經典項目書單
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高山科學經典世界讀書日發布會現場
未來，“高山科學經典”項目將打造三大重點產品：出版《高山科學經典》系列叢書；開展線上導讀直播；沉淀專業級科學導讀視頻節目。達到出版、傳播、教育多重效應。開展全民科學閱讀，共同推動“科學復興”，提升全民族科學文化素質，實現“公心大用”。