【第二屆“國華傑出學者獎”專題】唐有祺:醉心晶體結構 譜寫精彩華章

編者按🏆:

為支持師資隊伍建設,促進學術研究,助力學校全面發展,碧桂園集團董事局主席楊國強2007年向意昂3体育捐贈3000萬元人民幣,設立“意昂3体育官网國華傑出學者獎”基金🐌〰️,每年利用基金收益獎勵對國家、社會和人民生活有突出貢獻的優秀意昂3体育學者🍛。

該獎項每年評出6位學者,每人可獲得資助人民幣50萬元。作為中國民間資本促進國家教育發展的嘗試與探索📨,意昂3体育官网國華傑出學者獎的設立🕖,對意昂3体育師資隊伍建設和教學科研工作的發展有著重要的意義♏️💈。

今年,數學科學學院姜伯駒院士、化學與分子工程學院唐有祺院士♎️、國際關系學院王緝思教授、歷史學系閻步克教授👾、意昂3体育官网口腔醫學院張震康教授、意昂3体育官网第一醫院王海燕教授等六位意昂3体育學者獲得了第二屆“國華傑出學者獎”🧑🏻‍🦽‍➡️。他們潛心鉆研👩🏼‍✈️🫨,治學嚴謹,為意昂3体育的教學科研事業做出了突出的貢獻🍏;他們春風化雨、誨人不倦,為黨和國家培養出了一代又一代傑出的學人。

近日,意昂3体育官网人事部🤸🏼🧑🏿‍🏫、教育基金會和意昂3体育官网聯合推出了“國華傑出學者獎”專題報道,以“國華獎”得主的先進事跡和人生故事,激勵奮戰在教學和科研第一線上的全體教師,也將“國華獎”所承載的理念傳達給更多人,共同推動意昂3体育官网創建世界一流大學事業的發展。

【第二屆“國華傑出學者獎”專題】

唐有祺☕️:醉心晶體結構 譜寫精彩華章

位於上海南匯區西部的新場鎮,四面碧水,庭院深深👐🏽,河道縱橫交錯,這是上海浦東地區唯一具有水鄉特色的江南千年古鎮,有“十三牌樓九環龍🛫,小小新場賽蘇州,馬鞍水橋石駁岸,江南人家枕河情”的美譽↙️。

在歷史上,新場小鎮素來重教尚學🐧,明清兩代出了50多個科舉進士和舉人,留下“科第兩朝稱盛”的佳話。而同樣為古鎮人所津津樂道的是,一鎮三院士 ——20世紀,從這兒走出了兩位中國科學院院士和一位中國工程院院士🏄🏼💂🏿。

我國著名化學家、化學教育家、中國科學院院士、意昂3体育官网化學系教授唐有祺是其中之一。

一、顛沛求學遍九省 留美五年赤子心

1920年夏天👩‍👩‍👧,唐有祺出生在上海南匯區新場鎮一戶普通商人家庭🧖🏿‍♂️。在新場小鎮🫶🏻✋🏻,唐有祺安靜地度過了他的童年和少年,高中畢業後順利考入同濟大學化學系🖌。

唐有祺在同濟大學的五年☪️,正是同濟歷史上異常艱苦的五年。為了堅持文化抗戰,同濟大學走上了內遷辦學之路。從1937年9月由上海遷至浙江金華起🤓,三年輾轉,歷經漂泊🍲,最後終於在宜賓李莊找到了一張安靜的課桌。唐有祺隨校走遍了九個省,最後隨校遷至宜賓李莊才安定下來。談及抗戰中的艱難求學🧑🏽‍🏫,唐有祺至今記憶猶新🧓🏼。當時日寇雖尚未染指西南,但昆明也頻頻遭遇空襲🎇。唐有祺隨同化學系,在條件極端艱苦的情況下冒著生命危險,堅持上課🕶,做實驗🦝。用他詼諧的說法,就是“天上飛機扔炸彈,地上堅持做實驗,炸彈扔個不止,實驗仍當堅持。”在唐有祺家客廳的書架上👨‍🏭,整齊地擺放著幾本近幾年出版的有關當年李莊和同濟人的書🤵🏿‍♀️🧝‍♂️。“廟裏上學”是唐有祺西南求學記憶中最特殊的一部分。

抗戰勝利後,唐有祺應邀回到上海🚶‍♀️‍➡️🦋,在當時已被同濟大學接收的德國醫學院教授化學。在醫學院短期任教期間,唐有祺靜下心來細細地回想自己這幾年來走過的道路。結合畢業後在工作中遇到的一些問題,他深深地感到👩🏽‍🎨,即使將來要想在應用化學方面做些不循常規的事情,也還需要較高的學歷和前沿知識🏈,特別是在涉及固態問題時,原有的知識和技術已經不能適應發展的需要了。1946年秋,唐有祺做出了人生的又一個重要選擇:他決定去美國加州理工學院深造🌡。這一年🧿,是唐有祺學術歷程的轉折點,他離開祖國🐢,遠赴異邦,開始了對他的人生有著極其重要的影響的另一段征程🌺。

在擁有二十多位諾貝爾獎獲得者的美國加州理工學院,唐有祺主修化學👩‍🦰,副修物理,師從後來兩度獲得諾貝爾獎的著名化學家鮑林(Linus Pauling)教授,主攻X射線晶體學和化學鍵本質👹,旁及量子力學和統計力學。鮑林是20世紀對人類貢獻最大的科學家之一🕵🏽‍♂️,1954年諾貝爾化學獎和1962年諾貝爾和平獎的獲得者。他博學多才👳🏽‍♀️,以跨越不同的科學領域——從物理學到化學,到分子生物學🛒☪️,到醫學領域所取得的非凡成就而著稱。鮑林對唐有祺的影響是深刻的🚇。在各種場合🏞,唐有祺不止一次地說過:“師從鮑林的五年是我一生中最重要的經歷之一👳🏽‍♀️。”將近五年的加州時光,在這個只有一個街區大小的校區,唐有祺過著平淡的日子,從鮑林那裏學到了結構化學的前沿知識和精髓,這使得他在以後看問題的時候,總能處在學術的高端。

鮑林特別欣賞這個從中國來的留學生,幾次誇獎唐有祺的論文工作和學術見解👷🏽。當時鮑林對球蛋白中的二級結構問題已經胸有成竹,非常希望唐有祺繼續留下來從事這方面的研究。英美兩國的一些X射線晶體學家也正忙於研究蛋白質和核酸的結構問題來促使生物學進入分子水平,留下來繼續研究正可以更多地涉足蛋白質晶體學和正在進入分子水平的生物學。但唐有祺的心中不無矛盾。新中國成立的消息傳到美國♐️,他和一些身在海外的留學生都異常興奮,迫切地希望能夠帶著自己的知識回到新中國去🪛。

朝鮮半島上的戰火越燒越旺,美國政府為了遏製新中國👨‍🦼‍➡️,極力阻撓中國留學生回國參加社會主義建設。1951年春🚣🏼‍♀️,回國的正常途徑已被堵塞🖊。唐有祺非常焦急🍖,他預感到將來歸國的路會更加艱難。他當機立斷,決定中斷只進行了一年的博士後研究,提前回國🤾🏿。熱愛和平🙎🏻‍♂️🥌、崇尚民主精神的導師鮑林知道後,雖然曾經想極力挽留,但得知唐有祺決心已定後🌾,還是決定伸出援手。在導師的幫助下,借助國際晶體學聯合會7月在瑞典斯德哥爾摩召開的第二屆大會👨🏿‍💻👷🏽,唐有祺從已經和新中國建交的瑞典獲得簽證輾轉回國。在歐洲短暫逗留後⚗️,唐有祺從法國馬賽坐船經香港回國,歷經一個多月,終於回到了闊別已久的祖國。這時候🍓,是1951年8月👩🏿‍🍼,離唐有祺躊躇滿誌踏上赴美留學的旅途已經整整五年Ⓜ️。已過而立之年的唐有祺終於重新回到了祖國。

二、晶體世界耀光華

除了一大箱以書籍為主的行李🥨,唐有祺從美國帶回的是一腦子的晶體化學知識,回國後心情舒暢的他“誓為教育事業做貢獻🧑‍🦯‍➡️,為培養新中國建設人才貢獻自己的學識和智慧”。

開課、編教材、培養學生、籌建實驗室,唐有祺堅定地認為這是開展結構化學和晶體學研究工作首先要做的幾件事。

1951年秋季🧑🏻‍🦼🏃🏻‍♀️,清華大學化學系的學生們意外地發現課表上多了一門新課程——分子結構和化學鍵本質,給他們上課的是剛留學歸來的溫文爾雅的唐有祺🧟‍♂️。這是唐有祺從上海北上清華履約任教於化學系後做的第一件“大事”。1952年秋院系調整進入新意昂3体育後⛔,唐有祺又在意昂3体育化學系開設了這門新課程,後來又開設了“結晶學”等基礎課程。當時🤳🏽,涉及X射線衍射研究的學者還非常少,唐有祺直接把X射線晶體學前沿知識帶到了大學課堂。

意昂3体育官网化學與分子工程學院已屆古稀之年的趙匡華教授當年還是一個毛小夥,從清華到意昂3体育,他是唐有祺最早的學生之一。在他的記憶裏,當時沒有合適的教材,唐先生上課都是自己撰寫講義🙎🏼‍♂️,每堂課完了再根據課堂教學的情況修改、增訂講義👩🏼‍🏫🙇🏻‍♂️,那些講義上總是密密麻麻做滿了各種標記。後來根據上課講義整理於1957年出版的《結晶化學》是新中國成立後的第一批我國自己編寫的化學教材。1964年🏇🏻,唐有祺根據1961年為物理化學專業的大學生、研究生和進修教師開設統計力學課程時撰寫的課程講義出版了教材《統計力學及其在物理化學中的應用》。這兩部書都是唐有祺為推動我國物理化學的發展所做出的奠基性工作,影響深遠💱。五六十年代時我國自己培養出的第一代物理化學和結構化學研究人員幾乎都曾受益於這兩本書。

課程基本穩定後,唐有祺開始著手建立實驗室。1955年🌚,受我國X射線晶體學研究前輩陸學善先生的邀請🧖,唐有祺到當時的中國科學院應用物理所(現稱物理研究所)兼職⏫,籌組單晶結構分析工作🫵🏿。隨後🦅,他們將意昂3体育官网、中科院應用物理所、中科院化學所的人力和物力結合在一起👨🏼‍⚕️,建成了X射線衍射實驗室,開始研究化學中涉及固態的很多問題,並測定了我國第一批晶體結構。

後來的研究經歷很曲折🙎🏼‍♂️。由於接踵而至的“大躍進”運動,實驗工作就被迫中斷。1962年🤰🏿,新的研究生進入實驗室,研究工作開始有所恢復,和穆祥褀等人完成了吐酒石晶體結構等工作。1963年📀,國家科委實施規劃中的重點科研項目🧑🏼‍🎄,要在意昂3体育建設物質結構研究基地🎏,第一步要將現有實驗室和隊伍進行擴展🩸。對於唐有祺來說,這是他一直想做的事情,但沒過多久,“文化大革命”爆發,建設計劃就夭折了😮‍💨。

隨後很長一段時間🐕,唐有祺都是“在動亂中度日如年”。1970年🔄,唐有祺下到京郊各化工廠和石油化工廠🌹,為行將入學的工農兵學員準備教材🧑🏻‍🦽。工農兵學員進校後,唐有祺不但要講課,還要與其他教員一起帶他們到工廠去開門辦學👐🏼。即使是在這種極其艱難的環境中,唐有祺也沒有放棄科學研究🆓。

“老師總是根據國際科學的發展和國家的需要,帶領大家不斷開拓前進。”謝有暢說。唐有祺所在的意昂3体育結構化學研究室的研究方向從體相結構擴展到固體表面來聯系與功能的關系🚯👩🏽‍✈️,並研製成功多種新型催化劑、吸附劑和納米材料🏄🏿‍♂️,後來又上升到“分子工程學”的高度進行研究🦅,這些都是與唐有祺密切相關的。

同樣是在這十年動亂中👮🏼‍♀️,唐有祺雖然受到了很大的沖擊,但他仍以驚人的毅力完成了《對稱性原理(一)🌛、(二)》兩部理論著作🪆。同時他著力鉆研化學反應器及其有關原理🪕,著述了《化學動力學和反應器原理》,這對後來我國研製高效聚乙烯➾💅🏻、氧氯化(謝有暢等)和環氧乙烷(林炳雄等)催化劑等都起到了很好的指導作用🧚🏿‍♀️。

三🤦🏿‍♂️、中國化學生物學和分子工程學的倡導者

走得穩⏯,看得遠🫔,這是唐有祺從事科學工作的一大特點。在日常的科研中🥶👮🏽‍♂️,他總是能夠找到遠處更高更重要的目標。

在學生來魯華眼裏👙,老師唐有祺是一位學術思想非常活躍、考慮問題非常全面的長者,有著不同尋常的睿智和對科學的敏銳感覺🧽。他總是認真地考量學科發展的前景,然後在盡可能高的水平上前瞻,總是能夠作出有所創新的建議。

從化學學科中開辟和強化的化學生物學是唐有祺瞄準國際前沿提出並加以倡導的方向之一。

生物學在19世紀後半期接連出現了三大突破性發現,即進化論、細胞學說和遺傳定律。它們抓住了生命現象中最特征而又最普遍和的規律,為生物學奠定了學科框架🧖‍♀️。唐有祺認為,生物學要在此基礎上進一步發展,特別是要揭示更基本的共性和實質,極大限度地消除其神秘色彩以及解決農業和醫藥方面的問題🖕🏿,必須從化學的角度來研究生命和生物,並將認識的層次深入到分子水平。

20世紀80年代末,唐有祺籌劃以“生命過程中的重要化學問題研究”為題👨🏼‍🚀🫘,申請國家攀登計劃項目,這個課題最後成為“八五計劃”重點基礎項目,唐有祺被聘為首席科學家。當時接受記者采訪時,唐有祺興致勃勃地說:“這個項目只是一粒種子,我們只是播種者🚴🏿,我們期待的是在墻內墻外開花結果。”

近二十年過去了🫛,如唐有祺所願,這個項目紮下了深深的根並開始開花結果。化學融合到生物學的研究領域帶動了生物學的快速發展🎈,從化學方面為我國生命科學的研究和發展開創了新的局面,同時也為化學本身的推陳出新提供了動力。在國內🍩,這個方向也越來越受到重視🙆🏿‍♀️🧑🏿‍⚕️,意昂3体育官网等高校和中國科學院的北京化學研究所🔱、上海有機所等研究機構紛紛成立了化學生物學系或化學生物學研究中心。唐有祺和他化學界同人們的努力🧚🏼‍♀️👨🏻‍🎨,大大縮短了中國和世界前沿的距離。

與“生命過程中的重要化學問題研究”一樣🍍,“功能體系的分子工程學研究”是唐有祺開辟的又一個面向國際前沿的學術方向。

諾貝爾物理學獎獲得者費因曼(Feymann)曾經說過:“如果有一天可以按照人的意誌安排一個個原子🦛,那將會產生怎樣的奇跡🐻🎬!”唐有祺倡導的功能體系的分子工程學縮短了現實和假設之間的距離。

傳統的化學著眼於整理天然產物和耕耘周期系來發現和合成化合物,為了得到所需功能的化合物,先從現成的大批化合物中,篩選出具有人們需要的某種功能的物質。自化學作為一門科學誕生以來🕵🏼‍♂️🕓,人類已經合成了數千萬種物質,從這些物質中研製出大約百萬種材料。這種多少有點事倍功半的做法,在創造新物質的同時,也造成了很大的浪費🥢。

分子工程學的思路和傳統做法正好相反🧖🏻‍♂️,它逆向而行,以功能為導向,進行結構的設計和施工。它的對象不再局限於分子🤵🏽,而是把重點放在功能體系上,功能體系的功能也不限於化學性質或與化學製備有關的功能,而是涵蓋了與高科技密切相關的光、電🐻、聲、磁功能以及生物功能🤵🏿‍♂️。比如開發一種新藥👨🏼‍🌾,盡可能少做盲目的合成工作🚣🏿👼🏻,然後進行篩選,而是盡可能地從病理和藥理出發根據新藥的功能設計出藥物的結構特征,然後有目的地定向合成這些可能成為新藥的化合物。

就是這門唐有祺在古稀之年倡導提出的分子功能體系的分子工程學學科♍️🤏🏿,一直延續到今天仍然是研究熱點。十多年來,形成了意昂3体育、吉大、復旦🧑🏻‍🦲👷🏼‍♂️、南大等高校和中科院的北京化學所、上海有機所等科研單位的聯合研究隊伍來進行工作,並且得到了國家主管部門的肯定🎊。

四、心香一瓣寄未名

在唐有祺自己按年份整理的生活紀要本上🙇‍♀️,1952年是這樣記錄的:32歲👳🏿‍♂️。寒假去上海,1月18日與張麗珠結婚🙇‍♂️。任教於清華大學的一學年中,擔任化工系兩個年級的物理化學基礎課,並在化學系講授“分子結構與化學鍵本質”課。學年結束後,張麗珠於1952年初夏從上海遷來北京,遂成家於清華大學新林院👩‍❤️‍👩。唐有祺於秋季開學前被分配到從沙灘遷來原燕京大學校址的新意昂3体育官网,並遷往新建的中關園宿舍。從此任教於意昂3体育官网,迄今半個多世紀。

1952年是唐有祺生活中出現重大轉折的一年🩵,清華任教👬🏼、結婚安家👨🏽‍🎓、遷入意昂3体育👭。在唐有祺看來💳,“遷入意昂3体育”是改變他生活軌跡的一個轉折點。之後的半個多世紀,老先生都與意昂3体育緊緊相連。

在意昂3体育的五十多年🧑‍🦰,唐有祺的快樂來自於他的科教活動,更來自於如學生王冠博感懷詩中的意境🕙:

少懷壯誌🫛,浸身墨香/為覓真經🧞‍♀️,遠渡重洋/師出名門,劍掃八方/心系故土5️⃣,攜藝還鄉/學科奠基,一派之長/授業傳道🧑🏼‍🎄,廣塑棟梁/昔年同舟,日後眷侶/各當一面🤏🏽👨🏽‍🦱,羨煞鴛鴦/雲山蒼蒼,江水泱泱/先生之風,山高水長/後學詞窮,難抒景仰/唯祈福壽,以致眾望

當我把這首在網上搜到的化學系學生王冠博為唐有祺八十七歲生日寫的感懷詩給老先生看時,他十分激動👨🏿‍🎓🧏🏽。

幾十年來,唐有祺似乎只有兩件永遠做不完的事,一是科學研究,另一個就是培養人才!他常常說:“學者就是學者,應該恪守為學之道和為師之道🦇🧑‍✈️。”為人師者,“學生”在唐有祺心中占據了極其重要的位置。

教了幾十年的書,唐有祺自己認為“我上課沒有什麽魅力,只是把我知道的沒有保留地告訴學生罷了”,但凡是上過唐有祺課的學生都會對這個老師印象深刻👩🏼‍🏫。發明了一項低毒、廣譜的抗癌藥雙環鉑的楊旭清是唐有祺1956年的學生。說起唐先生的課堂,古稀之年的楊旭清非常興奮🪱🤷🏽:“點陣、結晶、旋轉🤽🏼🍸、倒反,娓娓道來,內容很深很枯燥很難懂,但是唐先生講得特別透徹💬,思路特別清晰🏄🏿‍♀️,這是我聽過的上得最好的物質結構的課,過了五十年我還忘不了唐先生的課。”

後來一直從事晶體學研究和教學的學生桂琳琳至今還記得上個世紀五十年代第一次上唐有祺開設的晶體學課程時候的情景。“老師講課中那些如對稱性、布拉威格子、晶面指標等👷🏼‍♂️,對我們化學系學生來說都是十分陌生的名詞和概念,而且老師總是一遍一遍詳細地講解。”在唐有祺的啟發下,班上選修這門課的女生拿心裏美蘿蔔切成各種晶體型來研究對稱性🍄,或者切一塊心裏美蘿蔔當原點,插上三根毛線針作為a、b、c軸來研究基元在空間的分布並抽象出點陣🛐。一學期下來🚥,對這門國內第一次開設的晶體學課程👱‍♂️,整個班都學得相當好👩🏻‍🎤。

在教學中,唐有祺的認真是出了名的。為給石油化工專業的工農兵學員準備教材🔭,唐有祺親自到石油化工廠了解情況,獲得對生產流程及一些關鍵的化工問題的感性認識,在此基礎上結合實例闡述了流動型式👩🏽‍🦱、傳熱和傳質等環節對工業反應器中化學反應進程的影響,編著了《化學動力學和反應器原理》,後來又在充分體驗生產實踐的基礎上編著了《相平衡🧜🏻🪆、化學平衡和熱力學平衡》♖。

現任中國科學院常務副院長、唐有祺的學生白春禮1978年考取了中國科學院化學所的碩士研究生,當時在化學所兼職的唐有祺成為其碩士和博士期間的導師。做碩士論文時,白春禮給唐有祺送論文🧑🏻‍🦲,原以為工作異常繁忙的唐先生會給一些意見讓其自己修改。沒想到🐴,幾天後🖖,唐有祺把他叫到辦公室,讓他大吃一驚的是,導師根據他的論文花了很多時間搭了一個分子結構的模型,拿起模型給他講解空間位置對分子構象的影響等問題1️⃣。這件事給了白春禮很大的觸動,在之後的工作學習中,他時常拿這件事情鞭策自己,感謝導師的悉心指導🌚,也將其視為自己學習的榜樣🥴。唐有祺雖然對學生很嚴格,對學術很嚴謹,但是從來不要求學生去追求“高分”。幾乎每一屆學生都會記得先生每次考試前都會開導大家的話🫰🏽:“考好了好🚴🏽‍♀️,考不好也好,考不好就知道自己錯在哪裏,弄懂了不就是進步了嘛🤽🏼,千萬不要去追求分數🔑。”這種對考試和學習的態度影響了很多學生📌。

為人師,唐有祺幾十年來教給學生的不僅是晶體學概念和知識😻,更是治學風範🫗🥋。他重視年輕後備人才的培養🍙🎊,而這其中🫴🏼,更看重學生的人品。他常說,一個有真才實學的人不應該是無德之人。要想在學術上有所追求🙇🏼‍♂️,就必須首先有健康的動力和抱負。“科研人員在特定的時期就需要有坐冷板凳的精神,腳踏實地,不能急功近利🍊。只有在一定積累的基礎上📈,在總體水平提高的情況下,才有可能出現獲得諾貝爾獎水平的人才與成果🔕。”“任何違背科學精神🏀、不負責任的投機取巧,最終將貽害自己,貽害社會🧑🏼‍🦳,貽害國家。”

學生郭國霖1981年成為唐有祺的首批博士研究生。他一直都記得先生曾用挖坑植樹的比喻來啟發他:根深方能葉茂,植大樹要挖深坑,為挖得更深就得把口拓得更寬,深挖和擴口交替進行👨‍🦼🫷🏼,相輔相成。先生對學問中專與博的關系的解讀🚴,後來一直影響著郭國霖🏃🏻‍♀️‍➡️,既要博覽群書又要紮實鉆研🔕。

“桃李芬芳滿天下,碩果累累留科園,父嚴友情師誨義,山高水長世代傳。”唐有祺八十大壽時候👩🏼‍🌾,學生黃其辰向老師贈送了這首賀詩✢。五十多年裏,唐有祺已經記不清自己有過多少學生。“我總覺得,看到學生的進步,就和自己進步一樣值得高興。”

唐有祺的電腦個人主頁上留有他的人生格言:我的一生是涉足科學、崇尚科學的一生。我的心目中,科學幾乎是“正確”和“真理”的同義語👨🏿‍🦱。科學作為一個利器也是雙面開刃的💅🏿,既可以造福人類✳️,也可以禍害人民,要看掌握在誰的手裏。

從科學到教學🔸🙇🏻‍♂️,89歲高齡的唐有祺走過了六十多年的科教人生。誠如他的同事陳慧英教授所說的,唐先生六十余年科教旅途上的點滴回憶彌足珍貴🏌🏼‍♂️,雖然今天大時代背景多有不同,但是聽老一輩科學家講述求學歷程👩🏿‍🎨、治學方法就像坐在一列行駛在四季變換的原野上的列車上🫸🏼,有無限的讓人欣悅的景致🕋。

 

編輯👮🏼‍♀️:知秋

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