貨幣演變進程中的化學隱推力解析
——推薦一個化學與社會沉浸式思政教學案例

岑智核，朱彬琰，黃又舉，章鵬飛，徐偉明

杭州師范大學材料與化學化工學院，杭州 311121

習近平總書記指出“各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”化學與社會是化學相關專業極為重要的一門專業類課程，該課程對理工科相關專業開展漸進式思政教育、培養學生自然科學素養、人文情懷和社會責任感有著重要的作用。課程將大學化學知識和當前社會關系有效銜接，利用化學與社會之間的緊密聯系，采用中心教學法，以貨幣演化進程為中心，確立化學知識網絡體系。課程同時結合社會中的化學問題滲透時政熱點和思政教育，引導學生主動加強思政修養，提升自然科學素養、人文情懷和社會責任感[1-3]。

貨幣是人類社會發展到一定社會階段的產物，它可以充當一般等價物，進行商品交換，它的每一次演變都離不開化學的發展。貨幣的出現解決了人們以物易物的難題，使物品交易簡單便捷，貨幣的每一次演變都標志著社會的進步。不同時期貨幣的形態相差很大，早期的貨幣可以是石頭、貝殼、玻璃珠等；隨著社會生產力的發展，貨幣開始出現銅幣、銀錠、黃金等金屬貨幣；在當代，隨著化學新技術的涌現和應用，貨幣逐漸以紙幣或者數字的形式存在。本文采用中心教學法，以貨幣演化進程為中心，將化學知識融入到社會中的貨幣演變，以貨幣演變進程中金屬貨幣的鑄造、紙幣的防偽以及數字貨幣的保密與化學的緊密聯系為線索，依據時間線介紹不同時期化學技術和貨幣形態的關系，描述人類在發展過程中不斷探索合理貨幣制度的過程，將化學知識的教學融入到社會進步以及思政理論的相互滲透中[4,5](圖1)。

圖1 中心教學法在世界貨幣發展中的應用

1 金屬貨幣的鑄造及發展史

金屬具有方便攜帶、不易破損、易于保存的優點，可作為一般等價物的貨幣。隨著化學技術的發展，金屬冶煉技術的不斷提升，金屬貨幣銅、銀、金等隨之依次出現，但不同金屬作為貨幣廣泛流通的時間是不同的。

1.1 齊國銅幣

銅幣的使用自戰國開始一直到民國結束，從漢代流通五銖錢到唐代流通開元通寶錢(以后每個朝代都會流通對應的年號錢)，為百姓日常的小額交易服務。中國銅幣中比較有代表性的是戰國時期齊國的刀幣，齊國在青銅器制造方面在當時相當領先。

(1)銅的冶煉分為火法煉銅和濕法煉銅，火法冶煉的使用較為廣泛和悠久。在礦石選取方面，古人會選取顏色顯眼的孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]或者氧化銅(CuO)作為原料。將破碎的銅礦石和木炭放入煉爐內，讓木炭將銅礦石還原，在煉爐內外同時生火煅燒，確保礦石在高溫下熔化，將液體倒出，棄去煉渣，凝固后就得到粗銅。將含有雜質的粗銅再次提煉，會得到純度較高的銅。反應方程式如下：

在西漢的《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵的化為銅”的濕法煉銅方法。濕法煉銅是將磨碎的銅礦石與硫酸溶液混合，反應得到硫酸銅溶液，再向該溶液中加入鐵單質將銅置換出。反應方程式如下：

將提煉得到的銅和錫同時放置在熔爐中煉制，可以得到強度更高的青銅。黃銅是鋅和銅的混合物，但是鋅在古代制備的難度較大，出現的時間比較晚，這也是黃銅幣晚于青銅幣的原因，齊國的刀幣實質是一種含有銅、鉛、錫的合金。在鑄幣過程中，人類發現增加銅幣中鉛的含量，減少較昂貴錫的含量，也能做出質量差不多的刀幣，反映出當時的人們對合金有了深刻的認識，并可以通過此類技術合理調整金屬配比來制造貨幣。銅幣能大量發行的另一原因是齊國已經掌握鑄范技術和疊鑄法，使銅幣的批量發行成為可能。齊國銅范的出現，使得鑄幣時能重復利用一個模具，這樣做出來的銅幣形狀規整，成本較低。疊鑄法是把多個范疊合，通過一次澆注，制造出多個鑄件的方法，可有效提高鑄幣效率[6]。

(2)齊國重視商業的發展并積極采用商業開放的政策，因此需要一套完備的貨幣系統作為支持。齊國商業的繁榮是建立在農業和手工業繁榮的基礎上的，這為市場提供可以貿易的商品。齊國的銅幣充當促進交易的媒介，為商品的順利交易提供便捷。各國的貨幣有所差異，刀幣中的燕明刀是用來對外貿易的，它的流通帶動了齊國周邊地區國家的經濟發展[7]。

(3)戰國時期不僅出現了被用于經濟領域的青銅貨幣，還出現了大量精美的青銅器，如：青銅鏡、鎏金、青銅罍。當時人們在青銅鑄造方面達到鼎盛，并在此基礎上逐漸掌握了冶煉鐵的技術，鐵器的出現很好地改善了農耕的生產條件并強化了國家的軍事力量。在教學過程中，教師引導學生了解在華夏這片土地上，貨幣從布匹和貝殼演變到青銅幣的過程。教師通過呈現青銅鑄造的流程和方法，讓學生感受到當時青銅的冶煉工藝之高、國家經濟之繁榮、國力之強盛，思想上出現百家爭鳴的局面，并培養學生關注歷史和國家的意識。

1.2 中國的白銀時代

隨著社會生產力的提升，煉銀技術得以發展，社會上開始形成銅、銀并用的局面。中國自古以來對白銀有特殊的執著，癡迷于銀的貨幣職能，使得白銀被大力推廣，在明代中國擁有世界上一半的銀。但屈辱的中國近代史讓白銀錯失了成為國際流通硬貨幣的良機。

(1)煉銀術在唐代已被廣泛運用，其煉銀方法主要是灰吹法。這種方法最早記錄于東漢時期，宋代的《天工開物》中有詳細完整的記載。首先是選礦，古人通常會選用輝銀礦(Ag2S)，銀礦中一般會含有鉛和鋅硫化物(PbS和ZnS)。銀的提煉分為兩個步驟：

① 將銀礦和炭加入煉爐中，鼓風煅燒，將金屬還原，得到含有銀的鉛團。有時礦物中的鉛含量較少，需要往爐內另外加入鉛，鉛和銀可以互溶，且鉛的密度較大，易沉降分離，在爐底可以得到富含銀的鉛團。反應方程式如下：

② 用灰吹法從鉛駝中提煉出純銀。灰吹法是用爐灰在地上做出灰窠，將鉛團放置在灰窠內，再圍繞灰窠擺上炭火，通過鼓風燃燒將鉛和鋅轉化為氧化鉛和氧化鋅，因其比重較小，浮在熔液表面，從銀中分離開，直至得到純銀[8,9]。反應方程式如下：

自宋代以后，將交易用的白銀稱為銀錠。銀錠的制作采用的是鐵范鑄造法，根據銀和鐵的熔點不同以及兩者不互溶的原理，將熔化的銀澆筑在鐵范中，熔液冷卻后得到銀錠。

(2)中國的白銀一部分來自于國內生產，一部分來源于對外貿易。17世紀，隨著鄭和下西洋大航海時代到來，西方國家從拉丁美洲獲取白銀，并向往和盛產茶葉、陶瓷、絲綢的中國進行貿易。各方的貿易，不僅讓中國得到大量寶貴的白銀，還樹立了一個富裕強大的形象，并鞏固了白銀的國際貨幣地位。但白銀不斷流入中國的局面被鴉片走私擊碎，雖然1839年林則徐虎門銷煙表明政府反對鴉片的態度，但清朝國力衰敗，難以阻擋洋槍洋炮。中國經歷兩次鴉片戰爭，先后分別與列強簽訂了《南京條約》《天津條約》《北京條約》等一系列條約，讓中國白銀的外流雪上加霜[10]，接著部分國家放棄銀本位制度，白銀錯失了成為國際貨幣的機會。

(3)唐代煉銀技術的廣泛運用和明代的航海外貿，無疑體現了中國的先進技術和對當時世界的影響力。在課程中，我們通過中國的煉銀歷史和外貿史，關注銀成為世界貨幣的可能性，以屈辱的近代史，讓學生將貨幣興衰和國家的興盛緊密聯系起來，激發學生對國家存亡的危機意識和對國家強盛的渴望，并讓其體會到及時把握時代機會的重要性，最終建立崇高的社會責任感和大局觀。

1.3 黃金成為硬通貨

銅和銀在古時候之所以能成為貨幣，歸功于化學技術的發展和金屬冶煉技術的提升。隨著冶煉技術的不斷提升，黃金由于其較小的地球豐度、穩定的化學性質(不易被銷毀，也不易通過別的途徑制備，世界上黃金的存量是從古至今積累的總和)，方便的流通性等優點成為硬通貨逐漸被公眾所接受。

(1)宋代金的開采主要是淘采砂金礦床，天然的金有時存在于巖石中，巖石受到河流侵蝕，使其中的金進入河流，沉入泥沙之中。古人在水中淘洗泥沙來獲取“生金”，并分離棄去無用的泥沙。在古籍中金的冶煉并沒有詳細指出，但古代的煉丹術中有用汞和鉛來提煉黃金，這類似現代的混汞法和在煉銀中使用的灰吹法。自然界中的黃金多數是以單質的形式存在，也有金銀共存的合金，其中也可能存在部分的硫化物。冶煉黃金的步驟可以分為：① 把金礦搗碎成粉末；② 用水淘洗粉末，金的密度較大，易沉到容器底部；③ 用米飯包裹粉末，加入木炭，在火中煅燒，以除去硫；④ 將鉛和粉末混合熔煉，得到鉛和金的混合物；⑤ 用灰吹法除去混合物中的鉛，得到“熟金”[11,12]。金的冶煉工藝和銀的冶煉工藝相似，但是金的提純比銀要困難，這取決于金的化學性質。現代黃金的冶煉技術分為物理方法和化學方法兩種。人們最先發現氰化物可以溶解礦物中的金，于是研究出氰化法冶金。這種方法是將礦石和氰化鈉熔液混合，同時通入空氣，用氫氧化鈉調節溶液pH至11-13，金單質將溶解在溶液內，再向溶液中加入鋅單質置換出金[13]。反應方程式如下：

(2)化學冶金大大提高了金的產率和生產效率，但是生產過程中產生的污水和氣體會對環境造成一定影響。如今無氰冶金技術滿足了社會對黃金需求的同時，也能兼顧生產對環境的影響。化學作為生產力對社會的需求做出了滿足，促進經濟發展，相應的也促進未來化學朝向環保、高效生產的方向發展。在西方國家采用金本位制度后，黃金的國際地位不斷升高。金本位制度是指以黃金為本位的貨幣制度，一定量的紙幣可以兌換相應的黃金。這一制度在19世紀中期盛行于西方國家，雖然便利了匯率換算和國際貿易，但因通貨膨脹、黃金開采不穩定和各國間黃金分配不平衡等原因，一戰以后各國陸續將其廢除。即便如此，黃金依然憑借自身的稀有屬性而具有高昂的價值，并在交易中流通。

(3)在講解黃金成為硬通貨的過程中，教師引導學生思考為什么是黃金會取代銅和銀成為下一個價值標桿，讓學生感受到化學在不斷推動貨幣的演變，將社會進步和貨幣演變再次聯系。在黃金成為硬通貨的時代，學生應該學會從宏觀社會現象透視其背后的微觀化學本質，關注從古至今由低效的黃金冶煉方法轉變為環保高效的化學冶煉黃金的技術，掌握用化學知識解決生活問題的思維方法。

2 美元(紙幣)全球化及防偽

二戰結束以后，世界格局發生巨大變化。在雅爾塔會議確立的世界政治格局支撐下，美國憑借戰后強盛的國力和大量的黃金儲備，建立布雷頓森林貨幣體系，將美元與黃金直接掛鉤，由此世界誕生美金(全球流通紙幣)。為了防止假幣擾亂市場秩序，紙幣印刷中通常會使用到光變油墨防偽技術，保證貨幣的真實價值。20世紀70年代初，隨著日本和西歐的崛起，美國經濟實力相對削弱，沒有足夠黃金來承擔穩定美元匯率的責任，1971年7月第七次美元危機爆發，尼克松政府于8月15日宣布布雷頓森林貨幣體系瓦解，實行“新經濟政策”，開啟美金到石油美元的跨越。

2.1 布雷頓森林體系下的美金

二戰末期，世界各國在戰火中經濟受到重創，紛紛致力于戰后的經濟恢復。美國、英國、蘇聯三國，商討戰后的政治軍事經濟問題，建立雅爾塔體系，營造穩定的經濟發展環境。此時世界貨幣并不穩定，各國都在尋求一種穩定各國貨幣價值浮動、穩定匯率的標桿。1944年，美國憑借強大的國際政治地位，和坐擁世界四分之三黃金的經濟實力，要求把黃金作為美元的背書，主張確立美元與黃金掛鉤的布雷頓森林體系。在該體系下，盟國可以將黃金運送到美國，由美國保管，并且美元與黃金的匯率固定，一盎司黃金等價于35美元的官價。各國根據本國貨幣的含金量，來確定本國貨幣與美元的匯率，再確定與其他國家貨幣的匯率，因此美元成為世界貨幣的中心。其他幣種可以兌換成美元，再拿美元兌換黃金。

當紙幣和黃金建立聯系時，紙幣等價于一定量的黃金，偽造紙幣可以被認為是間接的竊取黃金，損害國家和人民的利益。因此紙幣的防偽是貨幣印刷過程中極為重要的一環。貨幣上通常會用到光變油墨，光變油墨是一種具有動態變色效果的墨。光變油墨是由光變顏料、高分子樹脂、各種溶劑和穩定劑組成的材料。高分子樹脂連接料包括聚酮樹脂、丙烯酸樹脂、氨基甲酸乙酯等。溶劑包括酯類、酮類等。光變油墨的制備是將這三類除光變顏料外的化學物質在攪拌機中混合均勻，再加入光變顏料混合得到光變油墨[14]。不同用途的光變油墨對黏度的要求不同，通過加入溶劑可以調節其黏度，滿足不同需求。光變油墨變色的原理是光學的內容，但是其制備離不開現代化學合成。

美元黃金的貨幣制度具有穩定世界貨幣匯率的作用，使美元成為其他國家的貨幣儲備，并使美國收獲了黃金，世界獲得了近乎完美的貨幣制度。如果各國不印刷過量的貨幣，這樣的平衡可以一直持續下去。好景不長，1971年，因美元多年以來的通貨膨脹，布雷頓森林體系瓦解，導致美金時代的結束。

2.2 石油危機背景下的美元

石油是工業的重要原料，與人們的生活息息相關。石油工業是化工的重要組成部分，化學技術發展使石油的價值不斷體現出來。石油化工的產物與能源、材料、農業具有極大聯系。1974年，美國與沙特達成協議，用美元結算石油，并要求沙特購買美國國債，從此美元與石油掛鉤。其他國家如果想獲取石油，就要先把貨幣換成美元。于是，大部分國家都會有美元的儲備，美元的霸權地位重新被鞏固。

雖然美元從二戰以后一直居于全球貨幣霸權的地位，美元體系仍然有潛在的危機。美元可以用于國際貿易，一般其他國家都會擁有美元的儲備。近年來，美聯儲的降息和寬松的貨幣政策使美元對外幣的匯率出現下跌，美元的超額印刷，引起美元的通貨膨脹。美元在無形之中通貨膨脹，這會損害大量擁有美元國家的利益，使這些國家目前擁有貨幣的價值減少，購買力降低。另外，一國貨幣(美元)作為全球主要儲備資產，容易造成長期貿易逆差，具有內在的不穩定性。

2.3 美金和美元石油的教學啟示

黃金是曾經的價值標桿，美元與黃金建立聯系讓美元成為貨幣的中心。通過此社會事件，讓學生思考為什么黃金可以與美元掛鉤，進而引出為什么會出現美元石油，結合銀未能成為世界貨幣的事件，感悟出國家強盛體現在貨幣面貌上的直接影響。同時，在課程中，我們通過分析石油工業的發展對貨幣的影響，加深學生對化學發展推動貨幣演變的理解，從而使學生能洞察發展帶給社會物質間的新聯系，明白石油也可以擁有貨幣的職能，讓學生達到能初步建立事物發展趨勢的思政目標。

3 數字貨幣的保密及啟示

化學的發展推動數字貨幣的產生，讓貨幣的形態發生質的飛躍。它有效解決了一個主權國家主導全球貨幣的弊端。與傳統的貨幣相比，數字貨幣具有便捷高效的使用方式，獨有的安全性，以及未來的發展潛能。跟紙幣一樣，數字貨幣能否安全使用是貨幣擁有者最關心的一點，數字貨幣的安全性不僅在于其最初設定的程序，還在于新技術的研發應用。化學進步帶來的半導體材料和量子通信技術的發展可以在金融和數字貨幣等領域得到應用，并提高數字貨幣使用的安全性。

3.1 半導體材料的研發助力數字貨幣的產生

自20世紀50年代開始，有一部分科學家開始研究硅的半導體性質，并研究出經典坩堝提拉法，提煉出高純度的單晶硅。各國公司積極致力于硅的應用，對計算機、光伏、衛星等方面產生巨大影響。時至今日，計算機芯片中99%是單晶硅材料，制造電腦CPU的單晶硅要求其純度達到11個9(99.9999999%)。硅是地殼中含量第二的元素，沙子的組成是二氧化硅，是制造單晶硅的原料。將沙子和炭混合，在高溫環境下充分反應后，二氧化硅被還原得到粗制的硅單質。粗硅再與無水氯化氫反應，生成三氯氫硅與氫氣。在1100 °C下反應，往液態的三氯氫硅中通入氫氣，反應得到多晶硅[15]。反應方程式如下：

最后通過坩堝提拉法，使熔融的多晶硅沿著子晶的晶向生長成一個圓柱體，將多晶硅轉化為單晶硅。芯片的制備還需要再對單晶硅進行拋光、氧化、CVD (化學氣相沉淀)、光刻等一系列的工藝。

3.2 量子通訊技術保障數字貨幣安全運行

數字貨幣的安全性是人們最關注的。量子通信技術是當今研究的新熱點，這一項技術可以讓金融交易變得更加安全，有保障。量子通信技術是基于微觀粒子的量子態為信息編碼載體，通過量子糾纏傳輸信息的通信方式。量子通信因其量子具有不確定性的特點，無法被準確的測量，外部的測量會導致量子崩塌。基于這一點，在量子態傳輸信息時，如果有人試圖破解，會導致量子崩塌，接收者就能及時發現密鑰錯誤，停止通信。我們傳統使用的傳輸手段，往往是信息被竊取很久以后才會發現信息泄露，到那時很難彌補損失。但量子通信技術可以有效避免這一點，我們能及時發現潛在的危險，化解危機。因此，量子通信技術對未來金融和貨幣的安全性有巨大的貢獻與保障[16]。

3.3 數字貨幣的未來

芯片是數字貨幣的基礎，我國的硅片產業起步較晚，技術依賴于國外。雖然時至今日，我國在硅片的制造上研發投入不斷加大，技術上在逐漸擺脫國外的依賴，可以生產12 nm的芯片，但在技術和設備方面和發達國家都還有很大的差距。但是我國現在的化學發展水平位于世界的前列，無論是快速發展的化工行業，還是大學的化學學科建設，相較從前都有很大的提升。我國能取得這些成就依賴于經濟上的穩健增長。

在課程中，我們應該引導學生客觀地認識自己的國家，學生既要認識到我國活躍的經濟水平和堅實的科技力量，也要關注到我國和發達國家的實力差距。在世界各國爭先發展數字貨幣的背景下，我國也重視數字人民幣的發行流通，并且也在逐漸面向世界。我們以此為焦點，激發學生把握當下的機會，積極地成為建設社會和推動國家發展的主力軍。

3.4 貨幣演變史給我們帶來的啟示

生產力決定生產關系，隨著社會發展，科學技術作為生產力的重要組成部分，可以帶動社會的發展和進步。從金屬貨幣的出現流通，到美元紙幣防偽，再到數字經濟保密，在這個貨幣演變過程中，化學都扮演著生產力的角色。古人淘洗金砂，大浪淘沙洗去的是當時認為無用的沙子，留下有價值的黃金。但是隨著化學的進步和發展，現代工業以一直認為無用的沙子(沙子的主要成分是二氧化硅)為主要原料，來制取半導體及光電產業中最必不可少的材料單晶硅，為芯片的制備，后續數字貨幣發展奠定了堅實基礎。

生產關系反作用于生產力。現代社會進一步發展，人們一直在尋求更加合理的貨幣制度。數字貨幣不僅可以方便交易過程，提高交易效率，還能進一步促進全球化和世界經濟的發展，是社會發展的必然需求。對我們來說，如果數字人民幣能使用和推廣，就可以讓中國在世界范圍擁有更多的話語權，為中華民族的偉大復興鋪平道路，其中化學技術的進步也是關鍵。如果我們把傳統實物貨幣比作公路(一維)，那么數字貨幣則為立于公路之上的橋梁(二維)。貨幣和人類的交通類似(架設立交橋可以不設紅綠燈，雙向同時通行)，也在逐漸向更高的緯度去發展，不斷突破人類已有的認知，為人們的生活提供更大的便利(圖2)。

4 結語

融合科學與人文的思政教育應該是一個滲透的、主動接納的過程。本文將化學知識的教學融入到社會發展和進步以及與思政理論的相互滲透中，見證了貨幣演變和化學進步彼此發展的過程。貨幣演變史見證了一個個民族的興衰與崛起。白銀作為中國長久使用的貨幣，中國一度擁有世界上一半的儲備，但在經歷兩次鴉片戰爭后，卻錯失了成為國際貨幣的良機。當代，數字貨幣繁榮發展，數字人民幣的發行與使用，是中國在貨幣領域走向世界、向世界展示中國的又一機會，也是習總書記說的百年不遇之良機。我們將化學知識融入到社會發展和進步中，通過彼此融合和相互滲透的方式開展化學與社會沉浸式思政教學，幫助學生主動建構自己的知識體系，并在潛移默化中體現學科滲透、提升學生的自然科學素養、人文情懷和社會責任感。