历史编译稿：本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists；具名作者及译者未能从导出稿中核实，原发表日期待核实。
103年前，化学和材料领域发生了革命性的巨变。
1920年6月12日，苏黎世联邦理工学院的一名有机化学家发表了一篇永久改变人类对化学的理解并对材料合成技术产生了决定性影响的论文：《论聚合》（Über Polymerisation），首次提出小分子能通过共价键相连形成高分子长链。
1936年，这位有机化学家作出了这样的预言：在不久的将来，一种利用人工物质合成人造纤维的方法将不再是天方夜谭，因为天然纤维的力学性能和弹性是由他们的结构——众多长链状分子赋予的。
百年后的今天，正如预言中提到的那样，高分子化学的研究成果已经渗透进人类生活的方方面面，成为生产生活密不可分的重要组成部分。
1953年，这位提出创造性理论的德国化学家赫尔曼·施陶丁格（Hermann Staudinger），因为在“开创大分子化学领域”方面的贡献而被授予该年度的诺贝尔化学奖！
化学领域的一代传奇
赫尔曼·施陶丁格（Hermann Staudinger）于1881年3月23日出生在德国沃尔姆斯市。
他的父亲是Franz Staudinger，一名文法学校教师、哲学家和社会主义者。他的母亲是Auguste Wenck，一位致力于为女性争取权利的斗士。
1899年，18岁的赫尔曼在沃尔姆斯市的学校结束高中学习。因为对大自然的热爱，所以他计划在大学学习植物学。但一位老师劝他改学化学，因为化学是所有生物学的基础。
四年后，即1903年，专攻有机化学反应的赫尔曼·施陶丁格从哈勒-维腾贝格大学顺利毕业，并获得化学博士学位。
1903年，施陶丁格来到斯特拉斯堡大学，作为一名有机化学家继续博士后学习。1905年，他发现了第一种酮类化合物—二苯酮。1907年春天，26岁的施陶丁格通过考试成为大学讲师。
1907年，施陶丁格成为卡尔斯鲁厄工业大学的一名化学助理教授。
1912年，31岁的施陶丁格来到瑞士，在苏黎世技术学院担任化学系主任。在苏黎世，施陶丁格开始将研究重点从经典有机化学转移到大分子上。虽然那时候没有人知道大分子是否真的存在。
1914年，第一次世界大战爆发，施陶丁格没有返回德国。作为一个和平主义者，他拒绝帮助德国进行与战争有关的研究。
1926年，施陶丁格回到德国，担任弗莱堡大学化学实验室的主任。该校的部分教授因为他在第一次世界大战中奉行的和平主义而反对此项任命。
1940年，施陶丁格创办了弗莱堡大学大分子化学研究所。
1943年，施陶丁格创办了第一本高分子化学杂志《Journal für Makromolekulare Chemie》。
“不应该存在”的大分子
小的、不饱和的分子可以通过聚合反应连接成大分子链，这个概念不是由施陶丁格首次提出的。
1863年，马赛兰·贝特罗（Marcellin Berthelot）提出用“聚合物”一词来描述由小分子通过聚合反应连接成的大分子链，并提出了不饱和化合物可以相互反应合成聚合物的原则。
1869年，贝特罗开始使用乙烯、丙烯和戊烯等分子进行聚合实验。他利用硫酸等催化剂推动这些低沸点的碳氢化合物相互反应，得到了高沸点的碳氢化合物。
利用沸点为-103.7℃的乙烯，贝特罗合成了一种沸点范围为280℃-300℃的碳氢化合物。这个沸点范围表明：该化合物每分子中大约含有16个碳原子，而一个乙烯分子中只含有2个碳原子。贝特罗将该化合物命名为聚乙烯。
贝特罗的实验数据表明：碳链的长度可以从2扩大到16，8个乙烯分子反应后可以合成一个更大的碳氢分子。
后来，科学家们发现：只要满足反应条件，n（重复单元数）可以是一个任意大的数字，从而合成分子量更高的长链碳氢化合物（例如聚乙烯）。
1920年，施陶丁格在其著名的论文《论聚合》（Über Polymerisation）中指出：聚苯乙烯、聚氯乙烯和橡胶等物质都是由分子量极高的聚合物链组成的。他认为这些“高聚物”中的每条链可能包含超过10万个原子，原子之间仅以共价键相连。
当时的科学家们普遍认为：施陶丁格关于聚合物链中包含10万个原子的说法是荒谬的。
1922年，施陶丁格创造了“大分子”一词，以描述天然的长链聚合物质，如橡胶、纤维素和蛋白质。
虽然施陶丁格提出了“大分子”（也被称作高分子）概念，但当时的大多数化学家仍然认为大分子是不可能存在的。
1926年，施陶丁格就任弗莱堡大学化学实验室主任时，前任主任海因里希·奥托·威兰（Heinrich Otto Wieland，1927年诺贝尔化学奖得主）告诉他：“亲爱的同事，放弃你的大分子想法吧，分子量超过5000道尔顿的有机化合物是不可能存在的。纯化那些如橡胶的物质后你便会发现，它们将结晶为低分子量的物质。”
这是一场化学革命
在弗莱堡大学，施陶丁格把他的全部精力都放在了聚合物的研究上。随着他的实验数据越来越多地被化学家们看到，存在高分子量聚合物的说法变得比低分子量聚合物的胶体聚集行为更具备说服力。
此后，施陶丁格发现了聚甲醛，并在1927年证明其晶体单元格比聚合物链小得多，这是至关重要的里程碑事件。
1927年，施陶丁格和古斯塔夫·米（Gustav Mie）证明了在实验室中制造的聚合物可以产生与天然纤维相似的纤维。在此之前，科学家们认为只有大自然中的植物（如棉花和亚麻）和动物（如羊毛和丝绸）才能制造纤维。施陶丁格的发现为华莱士·卡罗泽斯（Wallace Carothers）在1935年发现尼龙—第一种合成纤维铺平了道路。
“大分子物质和小分子物质之间的唯一区别是粒径大小。”—赫尔曼·施陶丁格
大分子，也被称为聚合物分子，是由许多低分子量化合物通过聚合反应合成的。例如，苯乙烯分子可以合成聚苯乙烯：大量单个苯乙烯分子通过聚合反应合成聚苯乙烯大分子。
一个大分子：
·可能是一种天然分子—例如DNA或蛋白质。地球上的所有生命都以天然大分子为基础。
·也可能是一种合成分子—例如尼龙或聚丙烯。没有合成大分子，就没有笔记本电脑、智能手机、显示器、计算机、电视、扬声器、信用卡、汽车等。合成大分子是人类社会进入信息化时代的必要条件。
赫尔曼·施陶丁格的发现引发了一场化学革命，他提出了高分子（大分子）概念，肯定了这种由数十万个原子组成的分子的存在，指出淀粉、纤维素和蛋白质都是典型的天然大分子。
现在我们已经知道：长DNA分子可以包含数十亿个原子。但是在施陶丁格提出高分子这个概念之前，人们完全无法想象世界上竟然存在这么大的分子。
施陶丁格因其在“大分子化学”方面的突破而成为1953年诺贝尔化学奖的唯一获得者。
1950年，全球塑料年产量达到150万吨。2022年，这个数字即将突破4亿。
这场从百年前开始席卷全球的化学革命，为人类生活带来了难以想象的便利，为社会发展提供了无与伦比的驱动力。尽管如今，肉眼可见的塑料污染正在加剧地球气候变化，威胁海洋生物生存，对生态环境产生了不可磨灭的深远影响。
但是，同样有无数化学家们继承赫尔曼·施陶丁格的意志，致力于研发更多新型可降解、对环境友好的高分子材料，让高分子化学在新时代熠熠生辉！
科学的初衷，永远都是为人类谋福祉；共创美好生活的愿景，是科学永远的奋进目标！
原文链接：
https://www.famousscientists.org/hermann-staudinger/
资料来源：《Famous Scientists》
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编辑说明
编辑说明：反应式中的n为重复单元数，原稿“分子量”标签已更正。DNA原子数量的中英文尺度按原英文对齐，并限定为长DNA分子。开头“103年前”及末尾2022年的产量预测保留原稿时点，不能据此推定确切发表日期，也不代表当前统计。
补充参考资料
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明：编辑说明：反应式中的n为重复单元数，原稿“分子量”标签已更正。DNA原子数量的中英文尺度按原英文对齐，并限定为长DNA分子。开头“103年前”及末尾2022年的产量预测保留原稿时点，不能据此推定确切发表日期，也不代表当前统计。
