卢嘉锡——中国结构化学的奠基人

B站影视 港台电影 2025-08-15 19:03 2

摘要:卢嘉锡(1915-2001),中国结构化学、原子簇化学及晶体材料科学的奠基人之一,杰出的教育家与科技领导者。他生于台湾省籍塾师家庭,早年求学于厦门大学,1937年获中英庚款公费留学资格,获伦敦大学博士学位。后赴美师精研X射线晶体学,提出沿用至今的Lp因子倒数图

卢嘉锡(1915-2001),中国结构化学、原子簇化学及晶体材料科学的奠基人之一,杰出的教育家与科技领导者。他生于台湾省籍塾师家庭,早年求学于厦门大学,1937年获中英庚款公费留学资格,获伦敦大学博士学位。后赴美师精研X射线晶体学,提出沿用至今的Lp因子倒数图,并形成“毛估”思维方法。卢嘉锡于1945年毅然归国,先后任教于浙大、厦大,白手起家创建福州大学并任副校长,同时负责筹建中国科学院福建物质结构研究所。在此期间提出固氮酶活性中心的“福州模型”,开创中国原子簇化学研究新领域,获国际高度评价。1981年,卢嘉锡出任中国科学院院长,他调整办院方针,推动科研管理科学化、民主化,首创开放实验室制度,建立中国科学院科学基金委员会。科研上,他持续深耕,测定重要原子簇结构、提出“活性元件组装”设想、发现特定簇合物的“类芳香性”,并参与主编科学哲学经典著作《化学哲学基础》。卢嘉锡一生秉持科技报国信念,晚年仍积极倡导爱国主义精神,强调科技工作者的社会责任,其学术思想、教育理念和管理实践对中国科技与教育事业发展影响深远。

一、爱国启蒙 少年立志从私塾的《四书五经》到实验室的试管烧杯;从父亲“读书明理,方能救国”的祖训,到张资珙教授“C3”的启迪,卢嘉锡的少年时代,是传统家学与现代科学交融的缩影。

1915年10月26日,卢嘉锡出生于福建厦门的一个台湾省籍塾师家庭,父亲卢东启是清末秀才,家族因甲午战败、日本侵占台湾而迁居大陆。卢东启极为重视子女教育,常以郑成功、林则徐等历史英雄激励卢嘉锡,在他幼小心灵中埋下了爱国的种子。1926年,11岁的卢嘉锡进入商密小学就读,凭借扎实的旧学功底,直接入学六年级。1927年,他转入育才学社,又因经济拮据,半年后转至厦门大同中学。在这里,他通过跳跃式听课法,同时修读多个年级课程,被同学戏称为“学兄学弟”。

1928年秋,卢嘉锡以优异成绩考入厦门大学预科,成为全校年纪最小的学生。卢嘉锡主修化学,辅修数学。化学系主任张资珙教授以C=Cleat Head+Clever Hands+Clean Habit的生动比喻,点燃了卢嘉锡对化学的兴趣。1933年8月,卢嘉锡读大学三年级时,父亲积劳成疾去世,他不得不边读书边工作,在厦门省立中学代教英文课,同时在厦大担任学生助教。为节省开支,他每日仅以稀饭配咸菜度日,却从未耽误学业,连续三年获得陈嘉庚奖学金。

1934年,卢嘉锡从厦门大学化学系毕业,并留校担任助教。化学实验教材匮乏,他便亲自编写《物理化学实验教程》和《普通化学实验教程》,成为厦大化学系沿用多年的标准教材。生逢乱世,他目睹国家积贫积弱、列强欺凌,逐渐将个人理想与国家命运紧密相连。1934年,卢嘉锡首次参加清华留美公费考试失利,1936年,他继续考取中英庚款公费留学资格,却因物理化学专业仅招1人,以微弱差距落榜。1937年,他第三次赴考,终于获得资格。临行前,中英庚款公费董事长朱家骅问他学成后有何打算,他毫不犹豫地回答:“回国,从事教育和科学研究——报效祖国!”

二、负笈海外 矢志报国

卢嘉锡的海外求学生涯,是战火与理想交织的八年。1937年8月,卢嘉锡从上海启程,乘邮轮赴英留学。邮轮在印度洋上颠簸一周后抵达新加坡,他专程拜访了爱国华侨领袖陈嘉庚先生。陈嘉庚语重心长地叮嘱:“国家贫弱,人民才遭欺辱。学成后要早点回来,千万不要忘本!”这番话深深烙印在卢嘉锡心中。抵达伦敦后,卢嘉锡进入伦敦大学学院,师从英国皇家学会会员萨格登教授,并选择当时新兴的放射化学领域,完成了博士论文《放射性卤素的化学浓集法》,首次成功地分离出放射性高度浓缩物,成为最早实际进行放射性卤素定量研究工作的化学家之一。1939年,论文发表于国际权威刊物《化学会志》,引发学界关注。

《放射性卤素的化学浓集法》插图

1939年,卢嘉锡获得伦敦大学哲学博士学位。此时,公费留学期限尚余一年,萨格登建议他赴美深造,因为当时物理化学发展最快的是美国。于是卢嘉锡横渡大西洋,赴美加入加州理工学院,成为量子化学创始人鲍林教授的客座研究员。鲍林以独特的化学直观能力著称,卢嘉锡受其启发,将“毛估”思维——通过简单模型估算答案范围应用于实验设计,将复杂理论转化为可操作的合成方法,大幅提高研究效率。在加州理工期间,卢嘉锡掌握了X射线衍射法和电子衍射法,承担了多项晶体结构研究课题,他在国际X射线晶体学界提出的Lp因子倒数图成为晶体结构分析的经典工具,沿用至今。他常在实验室工作至深夜,研究成果屡获鲍林赞赏,甚至曾请求保留卢嘉锡的量子化学笔记作为纪念。

1944年,卢嘉锡婉拒鲍林挽留,赴美担任美国国防研究委员会第13局的马里兰研究室化学研究员,参与燃烧和爆炸研究。面对“如何提高炸药稳定性”的课题,他通过改进配方和工艺,成功提升爆炸效率,获美国国防研究委员会颁发的“成就奖”。

三、创业闽地 奠基学科

尽管美国科研条件优越,卢嘉锡始终心系祖国。1944年,浙江大学理学院院长胡刚复电邀他回国任教,他当即答应。1945年夏,他又收到厦门大学萨本栋校长的聘书。面对两校争聘,教育部出面调解,让他两头受聘,往返于杭州和厦门两地讲学授课。1945年8月15日,日本宣布无条件投降。卢嘉锡归心似箭,立即辞去美国聘任返华。内战时期,卢嘉锡积极参与了厦门大学的一系列爱国民主运动,他利用自己的影响力在关键时刻为学生和进步人士提供帮助。1949年4月,卢嘉锡当选为厦门大学校友总会理事长,积极发动募捐劳师基金,帮助师生度过了新中国成立前夕的极端困难期。

1958年,福建省委决定创办福州大学,以解决本省工业建设人才匮乏的问题。时任厦门大学副校长的卢嘉锡,因学术声望与组织能力被选中,出任福州大学副校长。初到福州时,校址仅有一座未完工的教学楼,宿舍未安门窗,脚手架林立,校园泥泞不堪。卢嘉锡带领师生白手起家,一边教学一边建设。他亲自规划校园布局,从西禅古刹腾出的临时图书馆,到部队医院病房改造的实验室;为解决师资短缺问题,他多方奔走,从浙大、哈工大等校调入骨干教师,并选派优秀青年教师赴外校深造。1960年7月,福州大学正式开学,卢嘉锡坚持“教学与科研并重”的理念,为新生讲授《物质结构》课程,课堂常常座无虚席,甚至吸引其他高校教师旁听。

1960年,卢嘉锡兼任中国科学院福建物质结构研究所筹备组组长,他将“六所一室”合并为技术物理、应用化学等研究所,聚焦于物质结构研究。建所初期,条件极为艰苦。卢嘉锡与年轻科研人员一起开山铺路、挖掘地基、自盖竹棚,提出“实事求是、循序渐进”的科研方针,制定1963-1964年两年计划与1965-1976年三年规划,明确以“结构与性能关系”为核心课题。为弥补仪器设备不足,他推动仿制国外设备,并筹集外汇进口精密仪器。

卢嘉锡深知学术氛围对科研的重要性。他要求各研究小组定期交流文献资料,介绍国内外学术动态,组织翻译鲍林教授的《化学键的本质》,成为国内结构化学领域的经典参考书。

卢嘉锡在福州大学与物构所推行“所、室、组”三级管理体制,成立学术委员会,强化学术领导。1978年,他主持全国第二次结构化学学术会议,推动学科发展。同年,他以团长身份率团赴美参加第三届国际固氮学术讨论会,他基于以前初步定性理论分析得出双氮分子实现充分络合活化的结构条件,通过分析双氮分子(N)实现充分络合活化的结构条件,提出了钼铁四核混合原子簇“H型网兜”结构模型(“福州模型Ⅰ”),并进一步发展为“福州模型Ⅱ”这一模型揭示了固氮酶中钼铁蛋白非朊辅基的结构特征,突破了传统生物固氮研究的局限,将无机化学中的原子簇结构与生物固氮的催化机制相结合,开拓中国原子簇化学研究领域,获国际学界高度评价。

图 钼铁四核混合原子簇“H型网兜”结构模型

四、科技兴国 精神传承(1981-2001)

1981年5月,卢嘉锡被推选为中国科学院院长,积极调整办院方针,强调“大力加强应用研究,积极而有选择地参加发展工作,继续重视基础研究”,从科研一线逐渐走向科技管理与科研并重。面对改革开放初期中国科技事业百废待兴的局面,卢嘉锡主张科学院既要考虑国家当前的需要,解决近中期迫切的科学技术问题,又要兼顾长远发展,安排好远期科研规划和课题。他强调中国科学院要把组织管理行政化转变到以学术领导为主,要对研究课题进行同行评议,邀请一些水平较高的科学家来参加裁判。他还主持制定了《中国科学院学部工作简则》,明确了学部对本学科范围内院属研究机构的学术领导和组织管理职责,促进了科研管理的科学化和民主化。后来,卢嘉锡在国内率先提出并建立了开放实验室制度,打破了传统科研体系的封闭性,这一举措很快在全国范围内推广,形成了多种类型的国家实验室。1983年11月,卢嘉锡担任了中国第一个科学基金会——中国科学院科学基金委员会的首届主任,面向全国资助自然科学方面的基础研究和应用研究中的基础性工作,有力地推动了全国科技界的基础性研究。

尽管身居高位,卢嘉锡始终没有放弃科研工作。他继续在物质结构领域深耕细作,带领团队取得了一系列重要科研成果,并亲自指导研究生和年轻教师的研究工作。1982年,卢嘉锡与林贤梯等人首次使用Philips PW1100型四圆衍射仪,测定了四甲基铵Roussin红盐的精确分子和晶体结构,通过详细的键长和键角分析,提供了Fe-Fe金属键存在的直接证据,丰富了过渡金属原子簇化合物化学的研究内容,为理解生物固氮过程中Roussin红盐及其类似物金属酶的活性中心结构提供了重要参考。后来他们在此基础上提出提出过渡金属原子簇,特别是含2和3桥的类立方烷簇,可能由构成该原子簇的基本结构“元件”在一定活化条件下组装而成,也就是“活性元件组装”设想,在指导如催化剂、离子导体、磁性材料等新型功能材料的开发方面具有广泛的应用前景。

图 四甲基铵Roussin红盐的阴离子构型

1989年,卢嘉锡等人通过实验与量子化学计算发现,在特定[Mo_3S_(4+)簇合物中,非平面的[Mo_3S_3]簇环在结构和化学反应性能上表现出类芳香性,因为存在类似苯环的三个三中心双电子(d-p-d)π键,这些键相互作用形成了一个大的共轭π电子体系。这一发现扩展了类芳香性的概念范畴,为理解无机化合物的特殊稳定性和反应活性提供了新的理论工具和视角。1980年代,卢嘉锡还同唐敖庆、徐光宪两位院士共同主编完成了中国化学界划时代的科学哲学著作《化学哲学基础》,卢氏辩证思维观的亮点特色——“对映性、可逆性、自洽性”在书中得到充分体现,分别强调在研究物质结构时,既关注其静态特性,也重视其动态变化;在指导合成时,考虑所有可能的反应途径,并通过对比分析得到最优路线;主体人的科学思维与自然客体物质运动的本征反映相协同、和谐。

进入晚年,卢嘉锡依然保持着旺盛的工作热情和严谨的治学态度。卢嘉锡非常重视爱国主义教育在科技事业中的作用,他认为,科技工作者不仅要有扎实的专业技能,更要有强烈的爱国情怀和社会责任感。他多次在公开场合发表演讲,号召广大科技工作者知我中华、爱我中华、兴我中华,为国家的繁荣富强贡献自己的力量。

卢嘉锡院士的一生,是赤子之心与科学精神交相辉映的壮丽篇章。从厦门少年到国际学者,从闽地创业到执掌国科,他始终将个人的命运与国家民族的兴衰紧密相连。他以“C”(清醒头脑、灵巧双手、洁净习惯)为治学圭臬,在结构化学、原子簇化学及晶体科学领域披荆斩棘,奠定了中国结构化学的基石,赢得了世界的尊重。他不仅是卓越的科学家,更是杰出的教育拓荒者和战略科学家。在百废待兴之际,他白手起家奠基福州大学与福建物构所,执掌中国科学院后,高瞻远瞩,推动“大力加强应用研究,积极而有选择地参加发展工作,继续重视基础研究”的战略转型,为中国科技体制的改革与现代化注入了动力。他留给后世的,不仅是丰硕的学术成果和严谨的治学方法,更深刻诠释了何为科学家的责任与担当持续照亮中国科技强国之路,激励一代代后来者勇攀高峰。本文作者:左锟澜

《科技导报》创刊于1980年,中国科协学术会刊,主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述,发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、专稿专题、综述、论文、政策建议、科技人文等。

来源:科技导报

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