【蔡启瑞:一切为了祖国的催化科学】祖国伟大的科学成就

     人物简介   蔡启瑞:我国著名的物理化学家,催化化学的奠基人之一,中国科学院资深院士。蔡启瑞1914年生于福建同安县,获美国俄亥俄州立大学博士学位,1956年回国后任厦门大学化学系教授,曾兼任厦门大学副校长、校学术委员会主任,固体表面物理化学国家重点实验室学术委员会主任,国务院首届学位委员会委员,国际催化大会理事。
  蔡启瑞一生致力于催化科学的研究,取得多项在国内外产生重大影响的成果;发表论文190多篇;获国家自然科学三等奖3项及部委级奖多项,联合申请获得催化剂发明专利7项。
  
  2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8.0级强烈地震,举国同悲。
  在厦门大学,一位95岁的老人拄着拐杖来到捐款现场,向灾区捐出1万元人民币。这位满头银发的老人就是我国催化化学的奠基人、中国科学院院士蔡启瑞先生。
  
  为了祖国的召唤
  
  1950年4月6日,厦门大学迎来了新中国成立后的第一个校庆。学校收到一份发自大洋彼岸俄亥俄州立大学的电报:“祖国大地皆春,我怀念你啊,祖国!”只言片语,却满含深情。
  发这封电报的正是厦门大学的校友蔡启瑞。
  1934年,蔡启瑞以优异成绩考上厦大化学系,获得“免费奖学金”和“嘉庚奖学金”。那时候,能得到这两项奖学金的其中一项,已属不易,而蔡启瑞不但获得两项奖学金,而且连续多次独占鳌头。
  1937年,学业成绩出类拔萃的蔡启瑞毕业留校任教。正当他憧憬着美好的未来时,抗日战争爆发了。厦门大学被迫内迁长汀,当时办学条件十分艰难,但在简陋的实验室和黑暗的防空洞里,蔡启瑞仍专心致志地做记录、画草图、写实验报告,在化学界老前辈张怀朴和傅鹰两位教授的指导下,他攻克了一个个难关。
  1947年,厦门大学选派蔡启瑞赴美国俄亥俄州立大学留学。一间简陋的房子、一张床、一张桌子,就是他全部的生活、学习空间。玄妙的数学、复杂的分式、严密的运算、精确的实验……在蔡启瑞面前,一切是那样地引人入胜。他犹如海绵吸水般忘情地潜入理论化学、物理和数学多门学科的知识海洋,只用了3年时间便获得了化学哲学博士学位。
  正当他铆足劲,准备回国参加新中国的建设时,又赶上了朝鲜战争。当时美国政府规定,在美留学的理工科中国学生,一概不许回到中华人民共和国。他一次又一次递交离境回国申请均遭到拒签。蔡启瑞整整等了2000多个日日夜夜,直到1956年3月,他才拿到离境签证。
  开船的日期一天天临近,蔡启瑞日夜收集资料,整理研究成果,把几年来的实验数据拍成照片,准备带回祖国。开船的日期到了,他的私事却一点也没办理。保险金手续没时间办理,他不要了;小汽车来不及处理,送给别人;一些不便携带的东西,他全扔了;再等几天就可以领到一笔优厚的薪金,他也放弃了。好心的朋友劝他等下一班船再走,他摇摇头说:“我已等了6年,现在一天也不能再等了。”
  
  “国家需要,我愿意转行”
  
  如同鱼归大海,蔡启瑞一回国就大展身手。他和助手们,吃在实验室,睡在实验室,短短的几个月,多种合成纤维、塑料成品、合成橡胶、聚丁二烯橡胶先后研制成功,晶莹闪亮的尼龙丝也拉出来了,a-TiCl3等层状晶体和钛酸钡铁电晶体的晶体场分裂和极化能的理论计算式提出来了……一项项代表当时先进科技水平的实验和理论研究获得成功。
  上世纪50年代末的一天,中央人民广播电台播出了我国的松辽平原发现丰厚的石油储藏的消息。这则新闻让蔡启瑞心潮澎湃,也促成了他科研生涯的一次重大转折。
  当时,新中国的化学工业和炼油工业还十分落后,要改变这一现状,催化科学是关键。而在那时,我国的催化科学基本上还是一项空白。
  有一天,学校领导来到蔡启瑞的实验室。蔡启瑞提出筹建催化教研室的思路。时任厦大理学院院长、化学系系主任的卢嘉锡与他的想法不谋而合。他笑着问道:“化学系缺乏催化专家,谁来挑头扛旗?”蔡启瑞回答:“国家需要,我愿意转行。”声音不大,却字字铿锵有力。
  蔡启瑞赴美留学时,在有机化学、结构化学及结晶化学理论方面已有相当的成就。回国后,他正潜心研究离子晶体极化现象等系统理论,且成果已初露端倪。若改行转向催化科学,一切须从头起步。蔡启瑞对面临的困难了如指掌,但是他没有退缩。1958年秋天,蔡启瑞和他的助手们在厦门大学建立起我国高校中第一个催化教研室,该教研室从此成为我国催化科学研究的基地之一。
  化工产品的生产,大约80%离不开催化剂的使用。催化现象十分复杂,充满了奥秘。100多年来,科学家们试图从理论上加以分析总结,建立一套完整的理论体系。国际上多种学派提出过多种理论,但都未能抓住事物的本质,或者有着较大的局限性。
  蔡启瑞选择过渡金属化合物催化剂对不饱和有机物及一氧化碳的络合活化催化的作用这一课题,研究、总结出络合催化可能产生的四种效应。这四种效应理论的提出,丰富和发展了络合催化的理论体系,在国内外产生了重大影响。而后,他又继续在分子水平上研究催化作用和催化反应机理,取得一系列成果。
  上世纪80年代,蔡启瑞指导下的研究集体,采用原位激光拉曼光谱方法,首次测得氨合成反应条件下催化剂表面主要的化学吸附物种。这一发现成为采用拉曼光谱方法研究催化机理在国际上提供的第一个成功范例。
  近几年来,蔡启瑞还主持开展了由合成气制取甲醇、乙醇和金属氧化物协同催化作用本质等的研究,提出了重要理论观点和独到的构思。
  
  三位大师携手攀登科研高峰
  
  化学模拟生物固氮酶是蔡启瑞科研生涯中又一代表性成果。
  氮是农作物的主要食粮。豆科植物的根瘤内有一种具有特殊催化能力的蛋白质――固氮酶,它能把空气中游离的氮固定下来,转变为氨,为豆科植物自身提供养料。植物这种自身固氮的本领,引起了科学家们的极大兴趣。
  上世纪70年代初,在中国科学院的支持下,蔡启瑞与我国杰出的化学家唐敖庆、卢嘉锡先生联袂开展化学模拟生物固氮的研究,在科学界留下一段佳话。
  为了探索固氮酶活性中心模型,蔡启瑞的日程表始终安排得满满的,他查阅了大量的国内外文献、资料,掌握了重要数据,凭借自己在络合催化作用、结构化学和物理有机化学等方面的深厚研究功底,从中归纳、总结、比较,由固氮酶已知的一些化学运动形式,探索出固氮酶活性中心的化学结构。
  1976年,蔡启瑞在《中国科学》第4期上发表了著名论文《固氮酶的活性中心模型和催化作用机理》。论文从催化化学角度提出了固氮酶活性中心模型和电子传递机理的设想,同时还附上详细的图形。论文发表后,在国内外引起轰动,该模型被国内外科学家评价为提出的同类模型中,对活性中心结构及其参数描述最透彻、最合理的一个模型。
  差不多与此同时,卢嘉锡在福州从结构化学的角度提出原子簇结构的固氮酶活性中心模型。在1978年、1980年第三、第四届国际固氮会议上,我国合成出来的模型化合物的重组生物催化活性,达到当时的世界最高水平。
  对于这一模型,有人简称“卢-蔡模型”,也有人简称“蔡-卢模型”。对于排名谁先谁后,蔡启瑞从不计较。
  
  画在旧报纸上的分子结构图
  
  正当蔡启瑞准备再登上一个新台阶时,终年的劳累,引发了一场大病。1982年7月的一个凌晨,蔡启瑞起床时突感天旋地转,随即昏倒在地,不省人事……救护车风驰电掣地把他送进厦门市第一医院。医生在会诊时弄清了他病发经过:1979年,蔡启瑞曾动过胃切除手术,之后,经北京首都医院复查,发现有炎症性病变。住院前近一个月来,他经常持续发低烧,感到脐部周围闷痛,浑身乏力,但他为了工作没太在意,就在病倒的前一天,他还加班到深夜两点。
  医生会诊结论是脾脏大出血。经第一医院全力以赴抢救,果断地施行脾切除手术,蔡启瑞才转危为安。躺在病房里,蔡启瑞仍然惦记着工作。平时,他难得空闲,此刻放下手中的工作,他一分钟也受不了。他向医生、护士要支笔,要张纸,得到的回答是不允许,因为医生要他绝对休息。他又向系里老师提出要求,老师们知道他放心不下手中的科研,也故意推三阻四。没办法,他只好把眼光转向给他送点心的孙子。他拉住孙子的手,悄悄地说:“你回家把我桌上的那几张图纸拿来,不要让任何人知道。”14岁的孙子已经懂事明理,表面上答应阿公的要求,却不帮阿公的忙。蔡启瑞没办法,只好改变主意,叫家里每天送份报纸来,说是要关心国家大事。谁知报纸一到他手中,那空白的地方都画满了分子结构图,家里人只得停止供给。他着急地说:“你们不让我工作,我是睡不着的。”
  手术的前一天,蔡启瑞腰部疼痛加剧。他预感到自己病情严重,便向化学系值班护理的老师要张报纸。他就在报纸上画起了固氮反应的机理图。那圈圈点点的机理图,对一般人来说犹如天书,但化学系的老师看得懂。有位老师看他握笔费力的样子,劝他别画了。可他平静地说:“我要趁早把原先已考虑好的几个图都画出来。”
  手术后,梯形刀口的巨大疼痛折磨着他,但他没有哼出一声。人们听到的是他在昏迷中的喃喃呓语:“催化剂!催化剂!”
  
  带出四个年龄段接班人群体
  
  蔡启瑞全身心投入的,除了科研,就是教书育人。
  “学如流水行云,德比松劲柏青。攀登跨越高峰,育才灿烂群星。”这是中科院院士、化学大师唐敖庆对蔡启瑞的学问和师德的最贴切赞誉。
  蔡启瑞非常注重培养年轻的科技梯队,他放手让中年教师挑起重担,在关键问题上予以指导,但从不以自己的声望替他们开辟道路。对于后辈科学工作者,蔡启瑞认为他们应该多学习老一辈科学家勤学善问的治学精神。“孔子早就说过,‘学而不思则罔,思而不学则怠’,做学问必须要把‘学’和‘思’结合起来。”蔡启瑞说。
  对于时下热议的创新人才培养,蔡启瑞也有他自己的看法:“对于青少年来说,最重要的是培养创新的锐气,教育上要以表扬为主,不要动不动就泼冷水;对于成年人,则要注重思维方法和学习方法,不迷信权威。”
  “探赜索隐老而弥笃,立志创新志且益坚。”这是卢嘉锡对蔡启瑞努力求学的生动概括,也是蔡启瑞“发愤忘食,乐以忘忧,不知老之将至”的真实写照。蔡启瑞80岁时开始学习电脑。刚上机时,许多程序还未能掌握,他便一边摸索,一边不耻下问。遇到解决不了的问题,马上向他的研究生或年轻教师请教。有时一些操作程序处理不了,他便打通研究生家里的电话询问,等那边传来睡意恹恹的声音,他才恍然大悟,原来已夜半更深了。
  蔡启瑞学习电脑虽然比年轻人迟,但一段时间后,水平提高很快。每次他从网上获取国外最新的科技信息,便摘录下来提供给老师们参考。特别是诺贝尔奖一揭晓,他马上从网上下载化学、物理、生物、医学等获奖项目的详细资料,并将诺贝尔化学奖得主的成就连夜整理打印出来,次日便贴到催化教研室的布告栏上。当师生们看到一份份令人耳目一新的科技资料时,由衷地感谢蔡启瑞的良苦用心。
  蔡启瑞关心爱护自己的研究生胜过自己的孩子。每次他的研究生出国深造或进行学术交流,蔡启瑞都要通过因特网与他们联系,并及时转告他们的家属,成为他们之间音讯的传递者。他的学生动情地说:“蔡先生比我的父母还亲。”
  在蔡启瑞指导下的厦大催化教研室由小到大,不断发展。他已带出50多岁,40多岁、30多岁以至20多岁的4个年龄段的群体接班人。如今,厦门大学已经形成一个引人注目的化学人才群体,这个群体中有8名中科院院士、3位长江学者特聘教授、1位国家“973计划”首席科学家和15位国家杰出青年基金获得者。
  
  “校领导最重要的是以身作则”
  
  熟悉蔡启瑞的人都知道,只要有捐款救灾活动,蔡启瑞都会踊跃参加,而且每次捐出的数额最大。1998年,长江、嫩江、松花江发大水,学校发起捐款的第一天,蔡启瑞就早早地来到系里,一次捐出3000元;1999年4月,他又向萨本栋教育科研基金捐出10万元;1999年9月,他将自己荣获的20万元“何梁何利基金科学与技术进步奖”奖金全部交至学院……
  改革开放,国门打开。蔡启瑞作为中国科学家曾先后到美国、日本、澳大利亚、英国等国家和地区参加国际性学术会议。他身体不好,胃已切除3/4,按规定,出国的生活费可以超出常规。但他从不超支,且每次都有节余。有一年,厦大固氮考察团一行5人到了美国。他在国外留学的女儿汇款给他,请他代买一台彩电给退休在家的妈妈。当时彩电还较稀罕,而他家里只有一台9英寸的黑白电视。但是蔡启瑞拒绝了,他说服女儿:我是代表祖国出来考察的,不能在国际上造成任何不好的影响。而在这次考察中,他和其他老师节约了3000美元,为学校购买了微型电子计算机、打字机和照相机。
  上世纪80年代初,蔡启瑞担任厦大副校长。记者问他,让学术成就突出的科学家做行政管理工作是否合适?蔡启瑞认为两者并不冲突:“比如厦门大学的老校长萨本栋,书教得好,科研做得好,校长也当得好。学术型的校领导,一定要清楚区分学术权力与行政权力,不能依靠学术上的权威地位来推动行政管理工作,也不能利用行政权力谋求不正当学术资源,比如利用行政权力抢占科研课题和经费等。做校领导,最重要的是要严以律己,以身作则。”
  蔡启瑞担任厦大副校长期间,有的亲戚、朋友托他对子女升学、招工或毕业分配给予照顾,或联系工作调动等,他都一一拒绝。他说:“在这方面,我是世界上最无能、最没有办法的人。”但是他对同事、对学生的关心却胜过自己的亲人。上世纪70年代末,有位海外朋友从邮局寄了一台录音机给他,当时,他的小女儿正在大学读书,非常需要这样一台录音机,但他却把它给了自己的助手,说:“你们学习外语更重要。”
  “学者做校长还要有宽阔的胸怀,不能嫉妒、打压比自己强的人,这一点蔡元培是个很好的榜样。”蔡启瑞担任厦大副校长期间,坚持制度选人,全面考察,引进了一大批优秀人才,其中许多人后来成为各领域的学科带头人。
  
  要把生命的最后一息献给科学
  
  蔡启瑞把名利看得非常淡。他三次谦让职称的故事在厦大传为美谈。
  1956年,厦门大学根据蔡启瑞的才学和资历,准备把他的职称定为二级教授。他知道后找到系领导,要求降级。系领导说,学校已定了,系里作不了主,再说,你的资历完全够得上评为二级教授。
  到系里请求未果,他又跑到学校,找到当时的校长王亚南。
  王亚南看到蔡启瑞那一脸认真、执著的表情,笑着说:“这是领导集体评议的,定你二级教授完全应该。”
  “不行。有的先生资历比我高,才三级,我也只能定三级。”
  王亚南校长再一次打量这位留洋博士,打心眼里喜欢,他说:“国家定一个人的职称,是根据他的实际情况,全面考虑的。你在国外已取得不少成果,你的资历,学识、成果完全符合规定。”
  几天后,在校长办公室布告栏上,一份蔡启瑞要求降低职称的申请报告在全校引起轰动。蔡启瑞也成为厦大有史以来第一个自请降级的人。
  在上世纪60年代和70年代,蔡启瑞已经教学、科研硕果累累。根据他的才学足可评为一级教授,而他又谦让了。1977年提职称时,僧多粥少,他坚持把名额让给系里其他教师。直到1978年,系里老师一致公认蔡启瑞评为一级教授当之无愧,硬将他评为一级教授。但是,提级时补发的工资蔡启瑞却一直不肯接收,只好被保存在化学系。
  蔡启瑞对于物质生活的要求也极为简单。采访应约在蔡先生家进行,记者发现,蔡老的房子还保持着上个世纪80年代的装修,家中几乎没一件像样的家具。但是95岁高龄的他,却仍然关注着化学界尤其是催化化学的科研动态。
  从我国煤炭资源丰富而石油资源匮乏的国情出发,蔡启瑞曾提出过“大化工”的能源战略思想,力主在能源化工建设中充分重视煤炭、天然气资源的开发利用,建议实行“油煤气并举,燃化塑结合”的能源化工原料技术路线;建议在搞好炼油和石油化工的同时,组织碳-化学化工的研究和技术开发,发展煤基甲醇等代用动力燃料以节约石油。
  最近几个月蔡老正处于病中调养,加之年事已高,采访前蔡先生的助理一再提醒记者,采访时间不宜过长。但是谈到催化化学、能源等专业问题,老人的话匣子一打开就收不住了。蔡启瑞告诉记者:“只要我还能动,脑子还能思考,我就要出来,去推动这些项目的研究。”在蔡先生的大力倡导和积极推动下,厦大催化和化工学科的科学家们又组建申报了醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室,为国家的能源化工特别是煤化工作贡献。
  蔡启瑞的助手告诉记者,先生虽然已经90多岁,但是还在牵头组织一些科研课题。每周,学院的师生都能看到蔡先生拄着拐杖到实验室的身影。
  当年蔡启瑞与唐熬庆、卢嘉锡三位顶级化学大师携手合作,攀登科技高峰,取得了“固氮酶活性中心模型”这样的跨世纪的重大成果。1992年,别的科学家做出的新成果也印证了它的正确性,但是目前国际上有人对此模型提出质疑。蔡先生说,他在剩下的日子里,最大的心愿就是要把这个跨世纪的学术论争给搞清楚。
  令人遗憾的是,2001年,卢嘉锡在福州逝世,蔡启瑞痛失一位青年时代就互相启发、切磋的亲密战友。2008年7月15日,比蔡启瑞小3岁的唐熬庆先生也在北京逝世。
  故友的离去不仅让蔡启瑞感伤,更让他感到责任重大,“卢先生和唐先生都走了,我成了最后一个把关的人。我一定要把这个学术争论搞清楚,以告慰他们的在天之灵。”蔡启瑞说。
  (摘自9月25日《中国教育报》,作者为该报记者和通讯员)