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中國評論學術出版社 >> 文章内容

盧嘉錫院士的科研教育故事

  英國留學,初露鋒芒

  盧嘉錫1915年出生於厦門市的一個塾師家庭,祖籍永定縣陳東鄉蕉坑村。年幼時,天資聰敏,勤奮好學。年僅13歲就以優秀成績考入厦門大學預科,1930年昇入厦門大學化學係本科,連續四年獲陳嘉庚奬學金。1934年本科畢業,同時修完數學係課程,是“化學、數學雙學士”。畢業後留校任化學係助教,同時兼任中學數學教師。

  1937年,盧嘉錫考取了第五届中英庚子賠款公費留學,師從倫敦大學理學院著名化學家、英國皇家學會會員薩格登教授。薩格登是熱化學、磁化學和放射化學方面的著名學者。盧嘉錫選擇了當時被認爲是化學新領域的放射化學專業。他從文獻中瞭解到,1934年發現有機鹵化物經過中子照射後,可産生一定數量的放射性鹵化物,並可通過適當的試劑把鹵化物萃取出來,然而,對其萃取機理的探明和獲取高濃縮的鹵化物,未能獲得滿意的結果。他在有機鹵化物中加入少量苯胺,再進行中子輻照,然後用稀酸萃取,成功地制備了濃縮因素非常高的放射性溴的濃縮物,並解釋了這一制備方法的反應機理,研究了同位素交换反應動力學,測定出不同溶劑和不同烴基的交换反應的活化能、有效平均面積和反應速率常數。研究成果發表在國際權威的化學雜誌上。他選取《放射性卤素的化學濃集法》作爲博士學位論文題目,1939年獲得博士學位。在人造放射性領域,他是國際上早期成功地分離出放射性高濃度濃縮物並進行定量研究的化學家。

  赴美研究,表現出色

  1939年秋,經薩格登教授推薦,盧嘉錫被美國加州理工學院接納爲客座研究員,跟隨諾貝爾化學奬與和平奬獲得者、在晶體結構研究中已創立了具有重要方法論意義的20世紀杰出化學家鮑林教授,從事晶體學的研究工作,是鮑林的出色學生之一。

  這一時期,盧嘉錫在掌握從事晶體結構研究的X射綫衍射法和電子衍射法等手段的基礎上,先後承擔並出色地完成了多項研究課題。他經常以簡捷明晰的思路、巧妙新穎的方法迅速完成研究任務,表現出在科研工作方面出色的才能。

  盧嘉錫首先進行的是當時一個很有意義的課題,即測定過氧化氫的分子結構。過氧化氫雖是一種簡單的化合物,但由於當時難以得到過氧化氫的單晶體,無法應用X射綫單晶結構分析方法測定其結構,過氧化氫分子結構的測定,就成爲當時的難題之一。他和加拿大化學家蓋古勒巧妙地應用尿素和過氧化氫作用,生成一種新的過氧化氫加合物,不但使過氧化氫穩定下來,而且獲得了可供X射綫衍射實驗用的單晶體。隨後他和休斯合作完成了晶體結構的測定。實驗結果表明,加合物中的過氧化氫並不因爲尿素分子的存在而産生構型上的太大畸變。這一實驗結果證實了英國化學家彭尼和薩塞蘭對過氧化氫分子構型所作的理論分析。同時,他還用X射綫衍射方法測定了二聯苯的晶體結構,證實了洛斯羅普根據化學反應所提出的二聯苯可供X射綫衍射實驗用的單晶體分子構型。

  1943年,盧嘉錫和多諾休采用電子衍射法測定了硫氮、砷硫等化合物的晶體結構。他是我國從事電子衍射結構分析的第一人,解决了國際上關於硫氮類化合物結構的長期争論。當時盧嘉錫等人雖未能培養出可供X射綫結構分析用的單晶體,但他們在用電子衍射法研究的基礎上得出比較合理的“八元環”結構。這些硫氮非過渡元素原子簇化合物結構引起盧嘉錫的極大興趣,和他以後對固氮酶活性中心模型的研究有密切關係。

  盧嘉錫除了在晶體結構研究工作上成果顯著外,在實驗方法和技術上也有建樹。他提出一種新的圖解法,省去了大量繁瑣的計算。這一方法被稱爲“盧氏圖表”。“盧氏圖表”在計算機技術廣泛應用於晶體結構分析工作之前,一直被國際上普遍應用了幾十年。

  留美期間,盧嘉錫除了在結構化學研究工作中發表了不少成爲結構化學的經典文獻外,他還在燃燒與爆炸的研究工作中做出了出色的成績,於1945年獲得美國科學研究與發展局頒發的“科學研究與發展成就奬”。

  歸國服務,培養人才

  1945年底,經歷8年多歐美留學生涯的盧嘉錫,毅然辭去國外的一切聘任,舍棄優越的待遇和科研條件,滿懷“科學救國”的熱忱,回到當時貧窮的祖國。回國以後,他在無法開展研究工作的條件下,寄望於教育事業,以培養人才爲己任。1946年初,盧嘉錫在母校厦門大學任教授兼化學係主任,曾兩度應浙江大學理學院院長胡剛復教授的邀請,到該校講授物理化學課程,受到熱烈歡迎,當他授完課要回厦門大學時,該校100多名師生曾聯名寫下充滿激情的挽留信。

  盧嘉錫授課方法獨特。他不是照本宣科,而是用一張寫好的卡片作爲講授提要,一張卡片提綱,就能講授兩節課。這種授課是建立在駕馭各種教材,並使其融爲一體的基礎上,用自己的語言加以生動的表達。他授課聲音宏亮,生動風趣,由淺入深,簡明扼要,富有哲理性和啓發性,邏輯性强,概念講解透徹,條理清楚,即使像難懂的熱力學第二定律,也能在他的講課中化難爲易。他能化抽象爲形象,化深奥爲淺易,化枯燥爲趣諧。板書清秀工整,使學生如沐春風,如臨勝境,是美的享受。

  盧嘉錫在教學過程中十分重視培養學生的思考問題和解决問題的能力。他經常告誡學生要學會對事物進行“毛估”,思考問題時先大致估算出結果的數量級,盡量避開繁瑣的計算,以便迅速地抓住問題的本質,必要時再進行仔細的計算,以提高解决問題的效率。“毛估”是盧嘉錫判斷科學事實的合理性和提出科學預見初步結果的估計方法。

  創辦福建物質結構研究所

  1958年,盧嘉錫奉調離開了工作13年的厦門大學,到福州參加籌建福州大學,並擔任副校長。1960年代初,盧嘉錫創辦了以結構化學和新技術晶體材料研究爲主體的中國科學院福建物質結構研究所(下文簡稱“福建物質結構研究所”),從此有了一個真正能够從事系統性科學研究的基地。長期以來,他領導福建物質結構研究所,逐漸形成“五重雙結合”的科研指導思想:“實驗與理論相結合,以實驗爲主;化學與其他學科相結合,以化學爲主;結構與性能相結合,以結構爲主;静態與動態相結合,以静態爲主;基礎與應用相結合,以基礎爲主。”這一指導思想在推動福建物質結構研究所科技工作的發展和取得重大成果的過程中發揮了重大作用。福建物質結構研究所在建所初期,取得一些可喜的成果。

  1971年,盧嘉錫和唐敖慶、蔡啓瑞向有關領導建議組織研究化學模擬生物固氮這一國外剛剛開始研究的熱門課題。盧嘉錫從結構化學角度出發,提出了絡合活化氮分子的必要條件,在此基礎上於1973年提出了固氮酶活性中心結構模型。這一成果獲1978年中國科學院科技成果一等奬和福建省科技成果一等奬。1978年夏,以盧嘉錫爲團長的我國固氮代表團參加了在美國威斯康辛大學舉行的第三届國際固氮學術會議。他在大會上作了《新中國固氮研究概况》的報告,得到了與會27個國家的400多位代表的熱烈歡迎和好評。

  1978年,盧嘉錫出席中國化學會年會,並應邀作了《原子簇化合物的結構化學》的專題學術報告,受到了與會者的重視和好評。在其倡導下,福建物質結構研究所開始了對過渡金屬簇合物結構化學的研究工作。采用盧嘉錫的新方法,研究所合成了300多種新型簇合物,從而節約了時間,避免了浪費。盧嘉錫在過渡金屬簇合物的合理設計和合成方面作出了重要貢獻。

  盧嘉錫領導的研究組提出“類芳香性”的概念,通過量子化學計算和進一步的實驗研究,把有機化學中最重要、最基本的傳統概念之一——芳香性,引伸到過渡金屬原子簇化合物中來,從而可以從理性上系統地認識某些金屬間原子簇合物的特殊反應性能和物理性質,有利於新型簇合物的合成進入分子設計的新階段。

  由於在原子簇化學方面貢獻突出,盧嘉錫1991年獲中國科學院自然科學一等奬,1993年獲國家自然科學二等奬。

  由於盧嘉錫在國際原子簇科學界享有盛譽和重要影響,1995年在盧嘉錫80華誕之際,國際學術雜誌《原子簇化學》連續在1995年的第3期和第4期出專輯對盧嘉錫80壽辰慶賀。由國外雜誌出專輯爲中國學者祝壽是少有的,充分説明國際化學界對他在原子簇化學方面成就的肯定。

  研究新晶體,貢獻突出

  1960年代以來,盧嘉錫組織領導了福建物質結構研究所新技術晶體材料的研究。他認爲存在這樣的可能性,即選擇對部分結構特徵特别敏感的某種類型宏觀性能作爲材料科學的研究對象,可望發展出這類性能對材料中相應部分結構所要求的“結構判據”,提出“結構敏感性能”的概念。這一思想對福建物質結構研究所確定非綫性光學、激光、分光等功能晶體材料的研究方向,並研製成功幾個系列的新晶體材料起着重要的指導作用。

  1970年代,盧嘉錫意識到探索新型晶體材料,不應受國外學術思想的束縛,跟着外國人後面走,要獨立自主地走自己創新的道路。物質的宏觀性能與其微觀結構密切相關。從事化學合成的研究人員基於盧嘉錫提出的“結構敏感性能”概念,選擇硼酸鹽作爲探索非綫性光學新材料的研究對象,經多方面努力,發現並研製成功具有國際領先水平的優質紫外倍頻材料新晶體,獲1984年中國科學院科技進步特等奬、1991年國家發明一等奬。

  此外,福建物質結構研究所還研製成功自激活晶體硼酸釹鋁、雙折射晶體釩酸釔以及激光晶體摻釹的釩酸釔。這些晶體開拓了國際市場,出口創匯,具有巨大的經濟效益。

  科研一生,獲得殊榮

  1981年5月,盧嘉錫出任中國科學院院長,在任職的六年時間裏,他認真貫徹國家關於科學技術工作的指導方針,領導中國科學院采取一系列重大改革措施,建立科研課題的同行評議制度,實行擇優支持的經費管理辦法,創建開放研究所和開放實驗室,設立青年科學基金,加强與院外的横向聯繫,組織全國性聯合攻關項目,穩定我國基礎研究工作等。他還爲加强中外科技界的友好往來與合作做了大量工作,爲提高我國科技界、特别是中國科學院在國際科技界的地位做出了重要貢獻。

  1988年,盧嘉錫當選爲第七届全國政協副主席,1993年當選爲第八届全國人大常委會副委員長,與此同時,他還連任第九、十届農工民主黨中央主席。1998年當選爲第九届全國政協副主席,農工民主黨中央名譽主席。

  1955年,盧先生被選聘爲首批中國科學院數理化學部學部委員(後改稱爲院士),被高等教育部聘爲一級教授,他是當時我國最年輕的學部委員和一級教授之一。

  盧嘉錫是一位在國際科學界享有崇高聲望的科學家。1984年被選爲歐洲科學、藝術和人文科學院外域院士,1985年當選爲第三世界科學院院士和該院理事會理事,1987年被選爲比利時皇家科學院外籍院士,同年接受英國倫敦市立大學授予的理學名譽博士學位。1988年被任命爲第三世界科學院副院長,是擔任這一職務的第一位中國科學家。

  基於盧嘉錫在原子簇化學和新技術晶體研究方面的杰出貢獻和重大成就,1999年他榮膺何樑何利基金科學與技術成就奬。盧嘉錫不愧爲我國學術界公認的我國結構化學的開拓者和奠基人之一,我國第一代杰出的晶體學家。他還培養了一大批優秀的教育和科研人才,無愧爲一代宗師。
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