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唐有祺:科教旅途的珍贵回忆

2009-10-14 来源:中华读书报 作者:■杨虚杰 我有话说

唐有祺先生和夫人张丽珠

唐有祺先生简介

  中国科学院院士。1920年生于江苏南汇。1942年毕业于同济大学理学院化学系

,1950年毕业于美国加州理工学院,师从化学界泰斗泡令教授。1951年8月在清华大学化学系任教。在院系调整中转入北京大学化学系至今。多次获国家自然科学奖项。

去年早春三月的一天,在北京大学新化学南楼的大报告厅内,88岁的唐有祺院士为北大化学与分子学院、物理化学研究所的师生做了一场“我的科教人生”的报告,在热烈的掌声中,唐先生幽默地开场:“其实我们都是同事,我也是你们中的一员,讲讲话,沟通一下是常事。”

转眼已是一年,今年唐先生的学生们在为老师的九十寿辰做准备。就如同唐先生在北大多年的同事陈慧英教授的感受一样,唐先生六十余年科教旅途上的点滴回忆弥足珍贵,虽然今天大时代背景多有不同,但是听老一辈科学家讲述求学历程、治学方法就像坐在一列行驶在四季变换的原野上的列车上,有无限的让人欣悦的景致。

“这个题目是我定的。”唐先生告诉记者。到了他这个年纪,就不仅仅是科学和教学,还应该谈到生活和事业。“我进入科教领域,特别在我经历的那些动荡年代中,经过多有曲折,并不总是心想事成,从而不完全像一条直线那样简单。”

青少年时代:尝试后的选择

1920年,唐有祺出生在上海南汇县一个商人的家里。1934年,他从南汇县初中顺利考入江苏省立上海中学高中部。同年进入的有后来成为航天专家和中科院院士的杨嘉墀。他们是同一个班级里的尖子生,也是最相得的同学。初中到高中的时光,唐先生认为是一个人成长中的重要时刻。

初中时唐先生已经在数理化以及英文学科上表现出兴趣和爱好。他认为自己记忆力并不差,但不太喜欢背书。而对那些需要理解后掌握的知识,学起来就比较来劲。他还说,到了高中,在物理和化学课学到电磁效应和化学反应以及电子、原子和分子时开始颇感神秘,后来他对这个看不见、摸不着、不能一目了然的微观世界却变得非常着迷。他开始是有点想入非非,日后竟成为一个对自己越来越有影响的认识:在物质世界中要把认识从现象提高到本质,从知其然到知其所以然,那个微观世界一般是个必经之地。

高中三年,在当年有着很好的师资、设施和教育理念的上海中学,唐有祺还有几件事难以忘怀:当时数理化教材都是美国大学的教本;每周星期一邀请各界名人来校为全体师生做报告;他的班级在高三一学年中参观了十来个单位,其中一次是1937年5月参观了30周年校庆开放时的同济大学。他认为,这些措施都曾对他的成长产生过影响。他也谈到,在那次参观中,对同济重视实践和理论联系实际的学风中表现出来的德国文化背景留有很深印象,并对他心目中清华大学所占的先入为主的地位有所缓解。1937年夏,清华因战事的发展,撤消了上海的招生考场。同济就成为他当时唯一的选择,他考入了该校的理学院化学系。

1937年深秋,唐有祺进入同济大学时,抗日的战火早已于八・一三烧到了上海,同济在吴淞的校址曾首当其冲,并已迁到浙江金华。他从租界坐海轮绕道温州到了金华。但战事的发展,迫使同济大学在1938年初再迁往江西赣州以及年底又迁往昆明。同济在抗战的前三年中曾四易其址,战时校址最后留在四川宜宾附近的李庄,直到抗战结束。大学的头三年是在赣州和昆明,而最后两年的学业唐有祺是在比较安定的李庄完成的。大学年代行程逾万里,足迹遍九省,使他能与大学教育同步接受了国情教育。回首那段历史,唐有祺说,艰苦动荡的生活条件倒也没有危及他们的学业。当时采用德文课本,读惯英美教本的人会感到别有洞天。他又想起当时像王葆仁那样的老师,凭借他们的学术水平和教学经验,使学生在掌握课程所必要的广度和深度方面仍能得到保证。

唐先生也谈到,他在李庄学习的后期曾考虑过大学毕业后就业的问题。早期他比较注意我国有特色的资源的开发问题,并希望离校前做些文献调查工作。他在德国出版的化工全书中读到可在电解槽中从生铁制取电解铁片,并可能取代需要进口的矽钢片来制造电机。在这一时期,他也深感从19世纪末起,物理学进入近代物理学后与化学的关系越来越密切,对化学无论在理论和实验上都有莫大的助力。因此,他当时意识到,既要找合适的工作岗位来发挥作用并得到锻炼,同时也要关心进修和提高的机会。

1942年他毕业后先进昆明的一个兵工厂协助他的大学老师顾敬心先生筹备制磷的分厂,但工作了3个月,岗位与他并不相得,就毅然去重庆一家私营钢铁厂工作。那里还有些研究和开发工作可做,例如从白云石提取氧化镁做碱性耐高温炉砖以及试制电解铁片。两个方面都有进展,而电解铁片更为瞩目。同时,他在1943年夏天考上中央大学化学系的研究生,他很珍惜这个机会,去读了研究生,但电解铁片组的合作者要他一起去市区开办一个实验厂,他在1943年底不无遗憾地放弃了研究生学业。1944年春生产出了合格的电解铁片,质量很好,但成品率很低,尚需大力改进生产设备。而当时抗战胜利已经在望,从而要用很大的力量去开发电解铁片已被认为不合时宜。这时,他遇到一个来得正是时候的机遇,美国要通过“租借法案”协助中国为战后培养建设人才,并由“考试院”举行考试,他录取后被安排在战争结束派送去美国进修。

唐先生谈到,他在大学后期也曾有过一些想要通过研究开发来发展经济的念头,后来通过极端工作的体验后感到,自己的真正的兴趣并不在实业。经过这一段工作,他对在化学中探索事物的本质,追究所以然以及取得理性认识的重要意义,已越来越明确,而且也就更易体会到很难绕过那个微观世界。至此,唐先生终于确定今后当从事化学的科研和教学工作,并将致力于物理化学,而以探索物质的微观世界为其长远的学术方向。

1945年秋抗战胜利后,唐先生取道武汉顺江东下回到上海,一面回家探亲,一面办理留学手续。1946年8月他从上海出发去美国,搭乘梅格斯将军号直航美国,两周后抵达旧金山,转赴洛杉矶附近的帕萨迪纳,进入加州理工学院。同船远行的有我国著名数学家华罗庚和物理化学家唐敖庆先生等,还有后来成为唐先生夫人的医学博士张丽珠女士。最近唐先生悼念唐敖庆先生之余,回顾往事,非常珍惜他在1963―1966年间曾与唐敖庆与卢嘉锡先生共同致力于筹建物质结构研究基地以及长期在化学界共事的机遇。

学术方向与三个重要选择

唐先生在1946年出国前的第一个选择是,留学美国后回国从事物理化学方面的科教工作,并以探索物质的微观世界为其长远的学术方向。

唐先生一直认为,化学学科从现代物理学不论在实验和理论上都得益极大。他体会最深的两个方面都是关于物质的微观世界的。1912年劳厄发现晶体对X-射线的衍射效应后,1913年布喇格父子测定了第一批简单而重要的单质和化合物的晶体结构。之后,有代表性的有机物、硅酸盐和络合物等的晶体结构相继得到测定,而生命物质的复杂结构正在成为各尽所能地追逐的测定对象。化学学科因此取得了一个新的蓬勃发展的机会。第二个方面是关于使原子结合成分子的化学键,特别是共价键的本质。1926年薛定谔受电子波性的启示,为氢原子提出了波动方程,并推广成为可用于物质微观世界的量子力学。1927年,海特勒和伦敦应用量子力学处理了氢分子,揭开了研究共价键本质的序幕。从此,元素周期系与原子的电子构型递变的关系以及原子结合成分子的方式、依据和规律越来越清晰。化学键理论与晶体结构知识相结合,化学当时正在从大量知其然走向亦知其所以然的大道上。

唐先生第二和第三个选择是师从化学家泡令,并入加州理工学院化学系攻读博士。根据他的志愿和学术方向,这两个选择是无需多少说明的。他入学后导师建议,主修化学,辅修物理;主攻X-射线晶体学和化学键本质,旁及量子力学和统计力学。在学术方向上的选择,他当已如愿以偿。至于加州理工学院,它也是一个极有特色的学府。它的历史并不很长,规模也较小,只有一个街区大小的校园,却负有科技人才辈出的盛名。办学理念特别强调基础和(纯)科学,重视后劲并要求卓越。

唐先生在美国留学的5年间正是化学学科不断得力于结构化学和化学键理论长足发展的年代,这不论对化学自身,以及对分子水平在望的生物学和半导体异军突起的材料科学来说,都起到了明显的推动作用。

在揭开晶体的结构以后,对化学键的认识也不断深化和系统化,致使分子的形象以及组成有时竟有了面目全非的变化。共价键、离子键和金属键是三种主要的化学键,而化学键应该是分子内部的键。当晶体的结构揭开后,发现在不少晶体中,例如在金刚石、氯化钠和铜的晶体中,邻接原子之间都有化学键把它们联成一个整体,从而一颗(单)晶体就不能不是一个分子了。从分子的组成来说,不同原子间的数量关系也可摆脱简单整数比的限制。

1951年的回国之旅

1950年夏唐有祺先生在博士后阶段的工作是开展蛋白质晶体学研究。他的工作进行得相当顺利。当时,泡令已成功地通过模型法导出了作为蛋白质二级结构的a-螺旋体等,同时生物学也正期待揭开蛋白质和核酸的结构来进入分子水平。他再留几年正可以涉足蛋白质晶体学和分子生物学。但又欣闻祖国出现新气象,他内心是有矛盾的。此时也正值朝鲜半岛上战火越烧越旺,美国政府为中国留学生回归祖国设置了种种障碍。这促使他当机立断,作出提早回国的决定。他在1951年初与泡令教授商谈如何竭早绕道欧洲回国时,一起想到刚成立三年的国际晶体学联合会将于七月在瑞典斯德哥尔摩举行第二届大会,就决定他去大会宣读论文,并在会后间道回国。他寄去要在大会宣读的论文,很快被接受,从而绕道欧洲回国的签证问题就有了突破的契机。

1951年5月唐有祺离别了就读快到5年的加州理工学院,老师和同学对他表示了依依惜别之情。

唐有祺的回国之旅是,5月离开加州从帕萨迪纳出发经纽约坐船去伦敦,就地访问了英国的皇家学会、皇家学院和伦敦大学等高校以及附近的剑桥大学和牛津大学。然后顺访法国、德国和丹麦,最后去瑞典斯德哥尔摩参加国际晶体学联合会的第二届大会。一路上结识了不少晶体学同行,如英国的霍奇金、佩鲁茨和伍尔芙荪等,其中霍奇金女士与中国晶体学界以及与唐先生的关系特别深厚。会后唐先生就去法国马赛坐船经地中海东行。四周后抵香港,未上岸就被接去广州。1951年8月中旬回到上海。

倾情科教五十年

1951年9月唐有祺来到清华大学化学系任教。他认为,与清华大学还是有缘分的。他1937年报考清华,没有考成。想不到1948年底清华化学系的黄子卿先生来加州理工学院化学系度他7年一次的休假年。他们一见如故,成了忘年交。黄先生回国前要他考虑回清华任教。1951年春,唐有祺决定提早回国后,泡令教授还为他写了推荐信。他在清华的第一年除在化工系讲授物理化学课外,还开设一门分子结构和化学键理论的选修课。开学后不久传来要在全国进行高等学校院系调整工作。

1952年秋,院系调整后唐有祺将在新组建的北京大学的化学系任教。他开始有了长远打算,并逐步实现了自己的理想。他审时度势,决定首先围绕X-射线晶体学和结构化学进行基本建设,其中包括筹建实验室,编写教材以及招收研究生和进修教师。他开设了结晶学,X-射线晶体学以及结晶化学和物质结构等新课程。后来还开设了统计力学和对称性原理等课。

唐先生与记者说,在大学工作就是选择教学与研究并进。对他当时的情况来说,科研和教学的作用是互相补充、相得益彰的。1953年唐先生在北京大学化学系开设晶体学,1954年高教部委托北大办理晶体学讲习班,参加者来自物理、化学以及矿物,生物等学科。1955年开设结晶化学,成为化学系的基础课。

唐先生认为要讲科教50年,总要有所取舍,而取舍之道,厚古薄今,可从源头说起,谈到快要说不清楚时,适可而止。

当时唐先生还没有测定单晶体结构的设备,研究工作就先在多晶衍射方面开展起来。他最近重读他在北大最早让研究生进行的几项工作,感觉很好。沈家树的《锑的三种无定形硫化物及其差热效应》发表于1955年的《化学学报》,文中指出,文献中的四硫化二锑和五硫化二锑不是化合物,而为无定形三硫化二锑各与Sμ和Sμ+S的溶体。另一个工作是华彤文等的《漂白粉的水份及其稳定性》,发表在1957年的《化学学报》上,文中所用设备十分简单,通过极大的耐心和物理化学思维得出了漂白粉的有效氯是经过三水合次亚氯酸钙物相分解的。浙江的矾石矿是唐先生早年就瞩目的资源,周公度等1957年的《矾石矿中物相的研究》与此有关。

1955年和1956年起唐先生先后在中科院应用物理研究所和化学研究所兼职。第一个晶体结构测定工作是在1956年贾寿泉和邵美成等完成于应用物理研究所的《三硫化四磷的晶体结构》。此后,在1966年或文革前还有六个晶体结构,其中有1956年郝润蓉等的《丙烯醛・亚硫酸氢钠加合物的晶体结构》,1956年桂琳琳的《论无水亚硫酸钠的晶体结构》,1959年彭志忠等的《葡萄石的结构》以及1962年穆祥祺的《吐酒石的晶体结构》等。

1957年唐先生的《晶体化学》在高教出版社出版。1962年秋他招入研究生穆祥祺、张绍辉和董贻诚三人,后来曾都与蛋白质晶体学有缘。

1963年春唐先生受邀在南开大学召开的高校有机化学学术报告会上,做了旨在有机物电子结构理论中争议的报告。他认为化学中的“共振”是分子中由于极性和离域等因素驱使共价键偏离它的极限型式或即键型变异,并使分子的能量降低或键能增加。这就是键型变异原理或共振论的根据所在。同年,他受物理学会和物质结构报告会的邀请,讲解生物大分子结构研究方面的最近进展。他首先回顾分子的立体结构及其意义,然后讲述50年代初通过模型法先后取得了蛋白质和DNA的二级结构的经过,最后介绍60年代初X-射线晶体学应用重原子同晶置换法,直接测定肌红和血红蛋白结构得以成功的情况。这两个报告分别发表在《科学通报》1964年1月和5月号上。

1963年国家科委为实施国家重点项目――物质结构,决定建立三个基地,其中之一建在北大。此后,队伍和设备都有了相应的扩充。经过多年构思和试用的讲义《统计力学及其在物理化学中的应用》,1964年在科学出版社出版。

1966年早春唐有祺从京郊四清工作点调回,参加吴有训先生主持的牛胰岛素合成工作鉴定会。会中决定开展胰岛素晶体结果工作,并任唐有祺为学术带头人。不久,文革爆发,建设基地和胰岛素结构之事一时间都烟消云散。

十年文革中,唐有祺说,除了参加运动,也还做了一些对科教有益的实事。首先,胰岛素结构测定不久在中科院和北大的合作下启动。北大集中了晶体结构方面的力量投入这项工作,并与中科院一起奋战数年后,完成了任务。他1970年起开始为工农兵学员开门办学备课,需要经常下工厂,并写出既联系生产实际又符合高校教学要求的物理化学教材。同时,他也利用这个机会探索我国结构化学联系石油化工等生产实际的科研方向,而且取得了瞩目的收获。最后,唐先生还利用运动低潮的“逍遥”时间整理出《化学动力学和反应器原理》、《相平衡、化学平衡和热力学》以及《对称性原理》。

文革结束后,晶体结构分析的教学和科研得到恢复。选题要结合结构化学研究的开展来进行,一般着眼于有特色的键型、结构型式以及性能等。这个方向,唐先生说,他和邵美成都已后继有人,而且在国内也已有了较好的基础。

1987年北京大学和中科院动态和静态结构联合实验室通过论证。1991年4月底基金会的重大项目《结构化学研究》验收完毕。两个攀登项目“生命过程中的重要化学研究”和“功能体系的分子工程学研究”在1991年9月和1992年11月先后启动,并分别于1996年7月和10月验收,因国家有需要,工作也后继有人,项目将持续不缀。

唐先生说到这里,就觉得应该适可而止了。他感谢记者来采访。同时,他也对新老同仁大力支持他的,实际上也是大家的科教事业表示感谢。

就像一些思想大家,经过岁月的历练,一定会有思想理论上的远见卓识。唐先生最为大家称道的还有他为“保卫”化学这个学科,以及化学学科今后发展所做的努力。1997年他与唐敖庆教授合写的给中央的信“化学是怎样的学科”,成为力挽狂澜的一件事,现在我们依然可以读到最新的唐先生关于化学学科发展的论文。他认为化学学科从近代化学算起已有两个世纪的历史。它与物理学和生物学都是自然科学中的基础学科。它们都有各自的使命和传统,但由于其学科内容深处的盘根错节,它们随着发展,表现出相互之间越来越密切的关系。

这就是在大时代背景下,一个科学家从个人选择到报效祖国的珍贵片段。

后记:从1997年起,唐有祺先生就陆续卸掉所有社会职务,2000年迎来了他的80华诞。这是一位国宝级的人物,他的身上折射出这个时代科学的进程。看他学生的志庆文章,才知道什么叫“桃李满天下”。今年,唐先生89岁,据悉正在筹备学术研讨等活动。最重要的可能是唐先生自己所做的:他正在写一本自传,记述自己的科教人生。这将是对后学的一份宝贵财富。记得钱穆曾在80岁时写作出版了《八十忆双亲・师友杂忆》,相信唐先生不辞辛劳地教书育人、著书立说,把全部的爱心、全部的情感、全部的智慧都奉献给了科教事业的历程同样富有意义。

唐先生的家事、家庭是另一个版本中国时代的缩影,留待另一个故事去说吧

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