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刘若庄先生口述史
发布时间: 2016-05-11  


       写在前面:

       刘若庄先生是我国著名的量子化学家,中国科学院院士。出身清寒却被书香浸染,对学习情有独钟;求学辅仁醉心化学研究,开始了一生的事业;在理论化学的殿堂中,他创造性地将量子化学理论及计算方法应用于研究有机化学反应途径和动态学问题,形成了达到国际先进水平的具有特色的系统研究成果。寒来暑往,先生成果斐然,更桃李芬芳。从本期起,让我们一起在先生的讲述中,去感悟先生修身治学的丰盈人生。
 

▲大学时代


       (一)人生的奠基

       1925年 5月25日,我出生在北京城。到我这一代,刘家已是四代书香。
  
       我出生时难产,家里请来一位日本妇科大夫,大夫用产钳时伤了我一只眼睛,左眼变成斜视。因为我已是母亲生的第七个孩子,眼睛又不好,所以父亲不大喜欢我,我也很怕父亲。不过我从小并没有因为眼睛不好而自卑,而是立志要比别人做得更好,也相信自己能做得更好。
  
       因为眼睛受伤很疼,我刚出生那阵子哭声很大。我家当时住在北京西城区文昌胡同7号,张学良与赵四小姐住在隔壁大宅的楼上。因为我哭声太大,吵到张学良休息,于是张学良就叫卫兵到我家,说“请你们少爷哭声小一点儿”,我的父亲纵然满腹学问,但哪里敢惹当时的大军阀?因此,我们立刻搬了家。
  
       我小的时候体弱,但是还算聪明。5岁的时候就能背不少古诗,上小学前已经能写150字左右的作文了。我口才不好,但是很会算账。当时家里雇佣的女仆,管吃管住,月薪3银元。那个女仆打算虚报买菜钱,又说不清楚,我坐在旁边一听就算出来了,令母亲大吃一惊。可见,我有一点数学天赋。
  
       1931年,我6岁,考入北平师范大学第二附属小学。民国时期的北平师范大学第二附属小学是当时北平小学中教学条件最好、师资力量最强的小学之一。因为教学条件和师资力量都很好,当时学费也比较高,要7银元,而普通小学只要2.5银元。我父母很辛苦,但为了使儿女受好的教育,就算借钱交贵的学费也要让孩子在好学校学习。
  
       自然科学里面,我最喜欢的是数学。虽然一般小孩子都觉得数学比较难学,可是我觉得数学很容易,不用费什么力气,一学就会。虽然我在学校很少说话,但我一直刻苦学习,不骄不躁,诚信待人,深得老师的夸奖及同学朋友的信任。
  
       除了父亲母亲,为这个家做出最大贡献的就是大姐刘若秀(1913-1933)。大姐聪敏好学,是一个非常孝顺的孩子。为了早日毕业工作,帮父母分担家庭负担,高中一年级时即以优异的成绩考入国立女子师范大学英文系。因为家庭贫困,他在学校的时候担任多处家庭教师,同时翻译投稿,以补贴家用。在我上小学二年级的时候,姐姐刘若秀终因劳累过度,死于肺病。姐姐刘若秀的去世,对我们一家来说是一个很大的不幸,不仅母亲失去一个照顾家庭得力的助手,家庭失去一个经济来源,对父亲来说也是一个沉重的打击,从而加重了父亲的病情。
  
       本来家里经济已经非常困难,当时为了给大姐刘若秀养病租较好的房子、付医药费又花费了很多。同时,为了哥哥刘若晏的未来着想,又借钱让他上教会学校,以期可以去海关和邮局工作。就这样,钱借得越来越多,特别是在大姐刘若秀病逝后,父亲害怕其他子女也步其后尘,一个一个离去,就不惜借高利贷来给我们增加营养。但是高利贷是利滚利啊。利息加在本钱里,本钱越来越多,利息当然也越来越高。不几年,就滚到了一千多现大洋。照父亲当时的工资来看,一辈子也还不起,而且还会越来越多。
  
       我在小学五年级的时候开始学英文,学习很认真,常去向父亲请教。看到我这么勤奋,而且学习成绩也很好,原本不太喜欢我的父亲逐渐放下了成见,开始喜欢我。小学毕业时,我的成绩是全年级第一名。父亲去世前曾跟母亲感叹,“我看还是两个小的最好”。这让我非常感动和欣慰,我终于得到了父亲的认同和赞赏。
  
       自从大姐刘若秀病逝后,思念女儿的父亲心情就特别沉重,再加上负债的愁闷,1937年6月,父亲卧床不起,不能再上班。虽经多方诊治,但效果不佳。1938年1月,父亲病逝。父亲的病逝对家庭影响非常大,使得本就非常拮据的生活雪上加霜。父亲过世后,家里只剩大约1000多元的高利贷。
  
       这时候,姐姐刘若珠已经从国立北平师范大学国文系毕业,被聘为北京私立笃志女中教师,微薄的工资稍微缓解了家庭的经济困难。从此,家庭经济重担主要由姐姐刘若珠承担。
  
       卢沟桥事变前后,因燕京大学为美国财产,日军有所顾忌,暂时没有占领燕京大学。1940年春,燕京大学校长司徒雷登与凌贤扬密谈协商,在燕京大学掩护下将崇德中学的旧班底搬到海淀蔚秀园,成立燕京大学高中部。同年八月招收高一、高二两个年级学生共一百五十余人。我从私立华北中学毕业后,9+月就到刚刚成立的燕京大学高中部就读。我常常说,虽然我这一辈子都不太平坦,但是读书期间很幸运,总能碰到好老师。在高中,我碰到了一位好校长。可能是因为品行好,英文也好,所以校长凌贤扬非常注意并关心我。有一次,老师带学生们去圆明园参观。结束的时候,其实我跟着队伍回来了,但校长凌贤扬没有看到我,以为我走丢了,非常着急,就问其他老师有没有看到我。其他老师告诉他我已经回来了,他才放心,这让我非常感动也受到很大鼓舞。
  
       在就读初中期间,我家还发生了一件天大的喜事,那就是在父亲去世一年多以后,母亲几经波折设法把家里所有的债务都还清了。
  
       我高中毕业的时候,因为成绩优秀,也有机会保送到辅仁大学,并且可以自由选择专业。但是我不喜欢那样的形式,所以就放弃了保送的机会,毅然决定凭自己的实力考大学。
  
       我本来是比较喜欢也擅长数学的,但是当时数学的就业形势并不像现在那么乐观。母亲担心我大学毕业后就失业,所以建议我报考化学系。如预期的,我以优异的成绩顺利地考取了私立北平辅仁大学化学系,并获得全额奖学金。1943年9月,在辅仁大学,我开始了为之奋斗一生事业的奠基。(整理/丁万见 乔家逸)

       (二) 辅仁岁月:初探化学奥秘


▲在辅仁大学旧址合影(前排右一为刘若庄先生)


       当时的辅仁大学,就在地安门西边,过了北海后门往西再往北的定阜大街。在大学校园里,给我留下深刻印象的人物之一,是当时化学系的系主任,德籍教授卜乐天(Dr.Briill)。他讲授普通化学。卜乐天教授的课讲得很生动,能容纳100多人的阶梯教室常常爆满,其中有一半是其他大学来旁听的老师。他说的英文带着德文味道,讲课的特点是边讲边由助教做演示实验,帮助学生更容易了解化学中的基本概念。
  
       得益于在德国哥廷根大学的工作经验,卜乐天教授在主持化学系的工作中,始终重视实验教学。当时每天下午都有实验课,而且要求非常严格。到学期末,实验课不仅有实验原理的口试,而且有操作考试。实验课若不及格,是要补修的,甚至可能因此推迟毕业时间。因而辅仁培养的学生,多数实验动手能力很强。不过,动手实验恰恰是我的弱点之一。因为动手做实验的能力比较差,实验课常常要拖到很晚才能完成。做完实验还要写作业、预习第二天的课程,因此,从大学开始,我就养成了熬夜的习惯。这个习惯伴随了我很多年。
  
       对我来说,实验课里面最难的是化学分析实验,检验未知溶液中的阴阳离子。至今还记得,我那个时候常常做实验到深夜,晚饭都不能回家吃。学校对实验要求很高,一份未知溶液只允许学生尝试两次,不能无限地尝试下去,如果两次都不能正确检出其中的离子,那就要换另外一份未知溶液进行检测。如果三份溶液都不能正确检出的话,这个实验就只能等着补做了。这个实验对当时的我来说是极其困难的。
  
       虽然我的动手能力较差,但是在其他方面,无论是实验原理的掌握,或者书写实验报告,或者其他基础课程,都学得很出色。因为中学上的是教会学校,外教都用英语讲课,所以我的英语很不错。进入辅仁大学以后,老师们仍旧用英语授课,这对很多学生来说都是一件比较痛苦的事情,因为上课听不懂,也跟不上老师讲课的速度做笔记。这些同学的笔记通常都是黑板上有什么,笔记上有什么,黑板上没有的,笔记上也没有。但是这对我并没有一点妨碍,我的笔记上不仅有老师写在黑板上的内容,而且还有老师讲出来的内容。不仅如此,我上课做完笔记,下课后还要读大量参考书,找到老师课上讲的内容,并将笔记重新整理和补充一遍。虽然整理笔记很花时间,但是经过这样一个过程,老师上课讲的知识,我就完全理解和掌握了。因此,大学期间我经常考全班第一名。
  
       同学中也有不少来找我请教实验报告的,有时候期末考试前,我要花两周的时间,帮一些同学复习功课。就这样,我虽然瘦小、家境贫寒,但是在同学中间并未受到歧视、排挤,反而受到大家的尊敬,人缘还不错。并且,在给同学辅导功课的同时,自己的知识也掌握得更加扎实。那些同学受了我的帮助,有时也会请我吃饭作为报答,这对我来说也是一种“幸福的味道”。想来那时候常常为同学辅导功课,也为以后站在讲台上的几十年做了铺垫。
  
       除了实验课,当时还有一个比较困扰我的课程,就是体育课。我身材瘦小,体质又差,体育课一直都是我不太擅长的部分。但是年纪小的时候,体育课的要求还比较低,勉强还可以达到要求。随着年纪增长,年级越高,体育课的要求也越来越高,到了大学的时候,一般的体育测试项目,例如短跑、长跑、单杠、俯卧撑等,我都很难达到要求了。我唯一能够做到的,就是仰卧起坐。想到这些,我真要感谢大学时的体育老师。他看我成绩很好,身体素质也确实差,就以我仰卧起坐能够达到满分为由,让我的体育课及格了。
  
       在大学期间,我还受益于辅仁大学的德文教育。从辅仁大学化学系1929年创建开始,就开设有德文课程。当时德文和法文可选其一。到1934年以后,由于德国化学的迅猛发展,德文成为辅仁化学系的必修课之一,并且要修三年。到了1942年以后,德文由三年必修改为两年必修,但是增设了选修课程“科学德文”。虽然是选修课程,但当时化学专业的人都要用到的参考书《贝尔斯坦有机化学大全》是德文的,所以选修也变成了必修。
  
       我的德文基础就是在那时候打下的。原本我只是为了能看懂德文文献,不过后来工作以后,也因为有德文基础,我还与时任北京师范大学化学系系主任的鲁宝重教授合作翻译了海尔穆勒•费德勒编著的德文著作《化学计算》。这本书于1957年11月由高等教育出版社出版。后经多次印刷,到1959年9月,累积印刷两万册,在当时很受欢迎。
  
       其实,当时辅仁大学的教育制度是相当开放的,学生在学期间在完成本专业必修课学分外,可选择其他系的课程,而且也计算学分。因为实验能力比较差,在实验课上要付出比别人更多的时间,我在大学期间无暇选修其他系的课程。然而,在辅仁大学的学习激发了我对理论化学的兴趣。因此,大学毕业后,尽管姨夫在天津的化工厂已经为我预留了化验员的位置,但我仍旧跟母亲争取了报考研究生的机会。我的母亲一向支持孩子们尽可能多接受尽可能好的教育,就算家庭经济不宽裕,她还是支持我继续学习。考虑到家里的情况,我承诺母亲,给我两个月的时间,如果考不上研究生,就去当化验员。结果当然是,经过两个月的复习,我顺利考取了国立北京大学理科研究所化学部。令我惊喜的是,我还获得了半个助教的位置(可以领取助教一半的工资),解决了自己的生活问题。 (整理/丁万见 张蔚)

       (三) 走上理论化学研究之路


▲刘若庄先生在读书


       考上北京大学研究生之后,我开始考虑自己未来的研究方向。虽然我最初喜爱和擅长的是数学,但是本科阶段的学习培养了我在化学专业领域的兴趣,因此我仍然选择了化学专业。由于我并不擅长实验,因此我更加明确了自己的优势就在理论化学领域。
  
       那时候,北京大学能够比较自由地选课。因此,除了化学专业的课程以外,我还选修了数学部的课程,如线性代数、数学分析和微分方程;也选修了物理方面的课程,如近代物理等。我认为如果没有一定的压力,就会对这些课程懈怠,因此我不仅旁听,还要求和其他学生一起考试。有趣的是,微分方程这门课我居然考过了数学部的同学,得分最高。后来,数学和物理的功底对我研究化学所起到的作用是巨大的。
  
       求学路上,我最幸运的就是遇到了很多好老师,无私的帮助我。研究生期间,我遇到的第一位好导师就是被誉为“北京大学三大民主教授”之一的袁翰青教授。当时,我想用理论方法研究有机化学,而不是从实验的角度研究化学合成,当时化学部并没有理论化学的教授,因此时任化学系主任的钱思亮老师就让我跟着专攻理论有机化学的袁翰青教授进行研究。
  
       袁翰青教授是一位大度谦和的导师,在选择研究方向方面很尊重我的兴趣,还根据我的情况为我推荐了许多最新的文献让我学习,好从中找到自己真正想做的研究内容。在袁翰青教授主讲的化学文献课上,我系统地学习了化学文献的基础知识以及如何查文献。这一基本功对我非常重要,往后几十年的科研生涯,我都在使用这一最基本的科研方法。我还和我的学生开玩笑说:“不管什么文献,中文的还是外文的,没有我查不到的。”
  
       更为重要的是,袁翰青教授还将我推荐给了他认为更适合指导我的孙承谔教授。1948年底,访美归来的孙承谔教授到北大执教。孙承谔教授是著名的物理化学家,主要从事化学反应动力学的研究工作,是我国早期从事化学动力学研究的先驱之一。1976年美国化学会成立100周年纪念时,他的研究成果被列入化学领域百年重大成就。得知孙承谔教授是学理论化学的,我非常激动,和袁翰青教授表示希望能转去跟孙承谔教授学习理论化学。袁翰青教授非常干脆地答应了我的请求,并且将我推荐给了孙承谔教授。
  
       孙承谔教授在美国明尼苏达大学工作期间,曾经做过计算比热方面的工作,就给了我一个类似的题目,让我用机械求积法计算甲苯的比热。虽然孙承谔教授曾经做过类似的工作,但是为了培养我的能力,他并不是直接告诉我该怎么做,而是要我从文献入手,进行学习和计算。不巧的是,孙承谔教授从美国寄回来的资料在途中遗失了,我只好重新查找文献,开始了艰苦的计算过程。
  
       那个时候计算机技术远远没有发展起来,所以我基本上进行的就是硬生生的手工劳动,能用到手摇计算机都算先进的手段了。不过,你别以为手摇计算机也是计算机,说起来,手摇计算机还不如现在小学生用的计算器先进呢。所以,那时做理论,还是比较艰苦的。除了要有想法,还要有体力和细心,计算的过程中错一点就全盘皆错了。
  
       然而,世界上怕就怕“认真”二字。我在研读文献的时候,本来文献中已经有推导出来的公式了,有了公式就直接代入数据计算得出结果。但是我没有那样做,我一定要把所有的公式推导一遍,明白地知道其中原理。这样,我不仅通过研读文献弄懂了要用的数学方法,也明白了具体实施计算的过程,剩下的就是冗长而枯燥的计算了。
  
       在硕士论文的进行过程中,我还完成了一篇文章。那就是1949年8月发表在《中国化学会志》上的“修正特鲁顿规则”,这篇文章完成得其实有些偶然。那时候孙承谔教授是《中国化学会志》的编委和经理编辑,有义务要帮期刊审阅一些稿件。他在审一篇将特鲁顿规则修正后应用于计算水的汽化热的文章时,发现作者虽然提出了新的经验规则,但计算完全错了,于是他就让我重新计算了一遍,我还将原文进行了修改,帮那位作者发表了文章。后来我联想到,自己可以照猫画虎进行这样的学术训练,于是就把之前这一文章使用的“水”换成“醇”,进行了计算训练,于是就有了我学术生涯的第一篇文章。虽然现在看来,这样的文章在学术上已经没有太大的价值了,但是对于研究生阶段的学习而言,从模仿开始也不失为一种培养科研能力的方法。
  
       1949年10月1日,中华人民共和国成立了,我们都很激动,科研的劲头更足了。当时我比较勤奋,所以很早就完成硕士论文的写作,并整理发表在《中国化学会志》上。1950年6月,我以“用机械求积法计算比热”顺利通过硕士研究生论文答辩并毕业。
  
       在研究生毕业时,孙承谔教授曾经为我联系了到美国继续深造的机会,但是1950年朝鲜战争爆发后,国际形势骤然紧张,因此就失去了这次学习的机会。不过孙承谔教授看重我的勤奋努力,就将我留在学校继续工作,由此开启了我一生的教学科研生涯。(整理编辑/丁万见 张蔚)

       (四) 科研道路上迈出的重要一步


▲刘若庄(前排右一)与唐敖庆先生(前排左二)及师兄弟在一起


       留校工作期间,我遇到了这一生最重要的老师———唐敖庆教授。当时孙承谔教授事务繁忙,而唐先生刚归国不久,因此孙承谔教授就把我引荐给了唐先生,成了他的助教。
  
       唐敖庆是我国量子化学的奠基者和开拓者,被称为中国量子化学之父。量子化学的诞生开启了探索微观化学世界之门。化学家可以借由数学求解相关的波动方程,获得某些化学问题的解,对有志于这一专业领域的青年学子颇具吸引力。当然,这一专业要求从业者必须具有丰富的化学知识,同时又具备坚实的数理基础。
  
       唐先生回北京大学任教初期,除了要承担正常的教学任务之外,还应当时化学系求知若渴的助教们的要求,把量子力学、热力学和统计热力学等理论化学课程统统讲了一遍。通过这次系统地讲授,我把这些基础也都打得比较扎实了。
  
       本来做助教只要辅助教学就可以,是不需要做科学研究的。但是我喜欢做研究,同时唐先生看到我非常认真刻苦,大概也觉得我有做科研的潜力,就请我帮忙做一些具体的计算,并同时指导我如何做科学研究。
  
       我在学术意义上的第一个工作,也是这个时候开展的,叫“六价键函数”。需要我在唐先生研究的基础上,进行一些构造与处理,我顺利地完成了这项工作,并且发表了相关论文。令我欣喜的是,这一工作获得了中国科学院1956年度科学奖金(自然科学部分)的三等奖。此次奖励也是我国第一次对科学研究进行奖励,是从各方推荐的419件自然科学研究论著中选出来的,含金量很高。
  
       实际上,唐先生所做的量子化学和化学键理论方面的工作,在我国本来就属于开创性的工作。我在北京大学仅工作了短短的一年半,但是,我在这里跟随唐先生开始了真正的科学研究。这对于我的科学研究生涯来说,是一个质的变化,为我独立开展科学研究工作打下了良好的基础。
  
       1951年,我在辅仁大学化学系系主任邢其毅教授的邀请下,调到辅仁大学化学系工作。在辅仁大学任教期间,我把大量精力都放在了《化学数学》的备课与讲授上,基本上没有太多时间从事科学研究工作。虽然我的专业能力比较强,但《化学数学》是一门全新的课程,许多内容都是数学和化学的学科交叉,也没有教学大纲可以参考,讲授难度还是很大的。我既要顾及化学专业学生的数学素养,又要考虑数学在化学学科中的应用情况,组织这样的课程并非易事,因此我几乎把所有的时间都用在了查阅资料和准备课程上。这一期间,在唐先生的指导下刚刚起步的科研工作也就随之搁置下来了。
  
       1952年院系调整的时候,随着辅仁大学化学系并入了北京师范大学化学系,我就被调整到北京师范大学化学系工作。那一时期正是中国的大学普遍向苏联专家学习的第二阶段,化学系当然也不例外。我被分配在化学系的物理化学组,承担三年级甲班的《物理化学》以及《物理化学实验》课程。面对全新的课程,我又开始了新一轮的备课。当时《物理化学》每周5个学时,外加每周两个晚上的固定答疑时间;《物理化学实验》每周6个学时。因此,教学工作也是非常繁忙的。
  
       当时北京师范大学还强调教学为主,并不十分提倡教师做科学研究。但是我认为高校的任课教师应该有必要的科学研究实践,教学科研是相辅相成的关系。通过科学研究,教师能了解有关本专业学科的国际先进水平,更深入更精准掌握本专业的科学理论、实验技能以及相关计算技能;通过查文献、写论文,增加与国内外同行的学术交流,这些都能很大程度上提高教师的专业水平和教学能力。为了引起领导重视,我就时常在各种相关场合向当时的系主任和党总支书记提出自己的看法。
  
       后来,受前苏联的影响,高校也变得更为重视科研。因此,响应学校的号召,在随后的几年内,我开展了一些与教学相关的研究工作,这些研究工作中部分成果作为论文发表在国内的期刊上,如《镉和吡啶络合物的电位研究》、《铜和3-甲基吡啶络合物的比色研究》等。
  
       为了向苏联学习,在完成教学任务的同时,全校教师都要学习。一般的流程是各系先选派几名比较优秀的教师去学习俄语,然后这些教师再教其他的教师。化学系选派的第一批教师中就有傅孝愿———我牵手一生的夫人。我也是在傅孝愿教我俄语的过程中,对她有了好感。傅孝愿比我低三级,一直都在辅仁大学化学系读书,她读书期间总是前三名,年年拿奖学金。因为成绩优秀,她从辅仁大学研究生毕业后就留校工作了。1952年也并入北京师范大学工作。
  
       在学习俄语的过程中,我渐渐发现,傅孝愿非常聪明———她可以在这么短的时间内学好俄语并清晰地讲授给我们,这让我对她刮目相看。与此同时,一起学习的其他老师也赞赏傅孝愿的聪慧,我对她就更关注了。后来,傅孝愿调到了物理化学组,我们开始共事,也渐渐在互相帮助的过程中欣赏彼此在业务上的成绩,开始了恋爱。
  
       我们一同学习,一同工作,还一同翻译教材。在学习了一段时间的俄文后,根据学校年度工作纲要的指示,我和傅孝愿以及另外一位教师马维骧一起翻译了前苏联教材《化学热力学例题及习题》,经前苏联高等教育部审定为化学高等院校及化学系教学参考书。经过近一年的努力,译本第一版于1954年2月由商务印书馆出版,印数5000册;1956年7月由高等教育出版社再版。可见,我们的这本书还是比较受欢迎的。除此之外,我还负责修订化学系三年级的《物理化学》教学计划、编修《物理化学实验》的讲义,忙得不亦乐乎。
  
       不过,在我的心目中,翻译教材或者做跟教学有关的简单研究是算不上真正的科学研究,我中意的还是开展关于真正的科学问题研究。因此,在完成教学和教学相关科研任务的同时,我慢慢地捡起了已经搁置的唐先生教给我的科学研究思路。
  
       科研最重要的就是选题,在这个问题上,袁翰青教授当年推荐的一本有关“氢键”的书给了我启示:我大概的思路就是将与唐先生学习的理论方法应用到计算氢键键能上。花了很大的工夫,这篇文章终于写出来了。这项研究工作在国际上来讲也是很先进的,我创造性地利用量子化学方法并考虑用电子云之间的多极矩作用研究氢键的静电相互作用,优于当时国际上流行的点电荷模型。不过在当时的国内环境下,我怕受到批评,并不敢将文章投到国外去,最后文章就发表在《北京师范大学学报(自然科学版)》上。
  
       这篇文章对我来说是意义非凡的,采用电子云的概念来解释氢键的本质是我在独立学术研究道路上迈出的重要一步。直到80年代,我出国进行学术交流的时候,外国学者对中国竟然有人做量子化学研究并且做到这样的程度感到吃惊。 (整理/丁万见 张蔚)

       (五) 加入量子学习小组


▲量子力学小组聚会留念


       我的身上有一种来自父亲教诲的风轻云淡,这种略带散淡、专注做事而与人事保持距离的态度,在“文化大革命”的十年期间,成了我的保护伞,让我免受了不少波折。然而,那个特殊的年代里,整个氛围的紧张让人的一言一行都变得非常谨慎,我至今对那种惶恐不安的感觉记忆犹新。那个时候我最大的困难就是受到“政治挂帅”的影响,无法做自己喜欢的科研工作。
  
       尽管如此,我并没有放弃学习,自己在家里偷偷地看书,还对自己感兴趣的问题做了详细的读书摘记,如双核分子氮络合物、温和条件下的固氮问题、分子氮络合物的化学键理论、工业合成中单相催化以及涉及对称性的一些问题等。那个时候,的确有种不知道明天会走向何方的担忧,但是我并没有停止自己在知识与科研方面的积累。
  
       不仅如此,我的生活还发生了一件大事。
  
       1967年9月13日,我们的女儿刘恺降生到人间,给压抑沉闷的日子带来了一丝光亮,我和爱人精神上有了新的寄托。在闲暇的时间,陪伴女儿去公园游玩成了最大的消遣。北海公园、颐和园等都是我们常去的地方,我爱人很喜欢游玩,还喜欢拍照,因此我们留下了很多一家三口的幸福瞬间。说来有趣,或许因为我们是学化学的,那时候我们拍了照片是利用自己的业余时间在家冲洗的。我爱人特别灵巧,她自己配了显像药水冲洗照片,甚至还学会了给照片上色,在彩色照片不甚流行的当时,我们家就有了不少自制的彩色照片。想来那段日子,除了政治上的空气比较紧张之外,家庭生活还是很惬意的。
  
       也正因那段日子相对空闲,所以我也把较多的精力用在了女儿的教育上。对于女儿的读书,我基本是由她的兴趣,顺其自然;在为人方面,我比较注意细节的引导,相对严格。我还记得,刘恺在棉花胡同幼儿园读中班的时候,她喜欢老师用来锁玩具的彩色密码锁,感觉很新鲜,就带了回来。晚上脱衣服的时候我们发现她兜里硬硬的,就问她“这是什么”,她就拿出来告诉了我们。事情虽小,但是我还是用心做了引导。我既没有完全不管,也没有打骂她,我通过言语启发她意识到这不是自己的东西。第二天我还亲自陪她把密码锁还给了老师,并向老师道歉。女儿说,她现在还记得这件事情,大概是因为这件事让她明白了别人和自己的界限,从那时起就更为注意自己的言行。
  
       在“文化大革命”后期,政治上的紧张感开始松懈,校园里学者们的科研热情又渐渐兴起了。实际上,在这期间国家对于军工项目、生产项目是很支持的,即使在困难的情况下也产生了一系列重要成绩,如:1966年,中国第一颗装有核弹头的地地导弹飞行爆炸成功;1967年,中国第一颗氢弹空爆成功;1970年,“东方红一号”人造地球卫星发射成功等。在这里复苏的科研热情,主要指的是和我一样从事理论研究的学者们。1972年尼克松访华后,陈省身、杨振宁等这样的科学家回国访问,看到中国的科研现状,就委婉地建议“基础理论研究还是有意义的”。后来,理论物理学家周培源在《光明日报》上发表了一篇文章,谈的就是基础研究的重要性。在这个背景下,我隐隐感觉到自己的研究工作又可以开展了。
  
       出于谨慎,我没有选择纯理论的课题,而是选取了一个和工业生产结合的课题:无氰电镀。电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的工艺;氰化电镀则是被广泛使用的一种电镀工艺,但是这一工艺废水的公害问题突出,且严重危害电镀工人的健康。因此,无氰电镀成为了我国这一领域的重要课题。当时的工艺中,镀锌是比较常见的,然而无氰镀锌存在着腐蚀设备、钝化膜变色以及镀层发脆等缺点。不过,碱性镀锌则没有上述缺点。我就采取我擅长的理论计算这一研究方式,让碱性镀锌添加剂的浓度配比更科学,改良其分散能力较差、电流和温度范围较窄等问题。
  
       这项工作对于理论基础比较扎实的我来说几乎是没有难度的,只是利用很基础的化学理论结合生产实际作了一些探讨。但是这在当时,允许我进行这样的研究,我也算过了一把“科研瘾”。后来,为了总结经验,互通信息,进一步促进无氰电镀的发展,我的这一研究成果还被湖北省无氰电镀技术交流会进行了宣传介绍,并收录在武汉材料保护研究所的资料汇编中,也算是对我这次“科研瘾”的一次令人欣慰的小结吧。
  
       1975年,我加入北京师范大学量子力学小组,这个当时比较平常的选择,却对我的科研事业产生了重要影响,可以说,开启了我科研人生的另一个阶段。这个小组由学校的方福康和沈小锋两位老师发起。我和沈小锋是楼上楼下的邻居,他知道我量子力学的功底不错,就邀请我参加,我当然很乐意,有科研做可以缓解当时无事可做的苦闷。于是我就借调到了这个小组,和物理系的方福康、陈浩元,数学系的严士健、汪培庄、李占炳,天文学的何香涛,哲学系(原人大哲学系,当时合并在师大)的林万和、胡仁芝以及《理科学报》的沈小锋等人开始了研究活动。
  
       小组成立后每周举行一次学术讨论会,大家分别就量子力学的历史和现状,从理论、实验、应用及哲学等各个方面展开调研,查阅国内外资料,然后在会上进行交流讨论。这样,量子力学小组利用多学科合作的综合优势,取得了一批研究成果,例如我和几位同事集体研读了冯•诺依曼的经典著作《量子力学的数学基础》,就量子力学完备性及隐参量是否存在的问题作了讨论;王忠烈等在国内首次介绍了当时国际上利用贝尔不等式对量子力学的哥本哈根解释进行实验验证的情况;林万和介绍了量子力学50年来三次大的争论的历史特别是关于EPR悖论的讨论;何香涛等人调研了量子力学的各个学派的各种新的解释,如波姆隐变量理论的新进展、多世界理论等;沈小锋、陈浩元等人评述了苏联关于量子力学的哲学问题研究,等等。这些科研活动给各个院系没有直接业务合作的同志提供了一个共同讨论学术问题的机会,不同学科进行了很好的交叉和结合。
  
       最重要的是使我们这些小组成员在“文革”后期能够较早地进行或恢复学术研究,从而能够较早地进入科研前沿阵地,为我们后来在各自学科领域取得新的科研成果奠定了基础。(整理/丁万见 张蔚)

       (六) 拥抱科学之春


▲与量子力学小组的成员在一起


       1976年底,对中国产生了重大影响的“文化大革命”宣告结束;1978年初,全国科学大会明确了“知识分子是工人阶级的一部分”,确立了“尊重知识、尊重人才”的方针,这些可喜的变化让曾经置身其中、深味苦闷的我感慨万千。
  
       曾在1963年,我由于执著于科研而被定义为“政治上不进步,业务上抓得紧”;在1977年,我则因工作突出荣获“北京市科学技术先进工作者”称号,并出席了北京市科学大会。这些转变让我深感欣慰,我想我们的国家一定也强烈地意识到了:中国的发展要靠科技的进步,科技进步的原动力来自于高素质人才的辛勤耕耘。我怀着激动的心情,以积极地科研行动拥抱这得来不易的科学之春。
  
       说到出席北京市科学大会这一殊荣,就不得不说起我当时参与“离子注入化合物半导体机制”的研究情况,也正是因为这项研究得到认可,才有了参会一说。我在量子力学小组时,学校委托我们小组研究一个中美学术交流的相关课题,这正是我钻研“离子注入”的开始。离子注入是把掺杂剂的原子引入固体中的一种方法,这种方法能对材料产生重要效应,达到材料改性的效果。当时,美国、日本等国家对于这项技术的应用已经比较广泛了,我国却进展缓慢。在这样的背景下,我开始了“氧离子注入砷化镓形成半绝缘层机制”的相关理论研究。
  
       实际上,我对离子注入也并不了解,只好通过大量阅读文献对这一机制进行研究。后来,我结合了物理化学、结晶化学和量子化学的知识,最后决定用“原子簇模型模拟晶体”,采用“休克尔法”对该机制进行探讨。后来,我设计了两个方案,不仅从理论上证实了半绝缘层的形成机制,而且为氧离子注入GaAs形成半绝缘层的机制提出了一个合理的物理模型。这一结果由我执笔,以集体的名义发表在了《北京师范大学学报》(自然科学版)。在“第一次全国量子化学会议”上,我就这一问题进行了报告,还做了主题发言《量子生物化学的现状及展望》。随后,我被任命为物理化学教研室主任。
  
       这一研究成果为我以及量子力学小组带来了可贵的荣誉:1977年,北京市科学技术大会上,我们小组作为科技工作先进集体受到表彰,我个人也获得了科技工作先进个人的荣誉称号,我们的“离子注入基本工艺及机理”的研究是在这次大会上受表扬的重大科技成果之一,被评价为“国内先进水平,接近国际水平”。或许正是因为这方面的突出成绩,经学校研究,又派我作为特邀代表出席全国科学大会。在开幕会上,时任中共中央副主席、国务院副总理邓小平的那一番重要讲话让我永生难忘,他明确指出“现代化的关键是科学技术现代化”,“知识分子是工人阶级的一部分”,重申了“科学技术是生产力”。
  
       与此同时,全国的科研机构、高等院校等都开始了具体的部署工作,我们学校也不例外。1977年7月19日,化学系党总支委员会向学校提交了报告,决定在化学系成立4个教研室,即无机化学教研室、有机化学教研室、分析化学教研室和物理化学教研室;以及两个研究室:“量子化学研究室”和“功能高分子研究室”,其中报告重点强调了我在量子化学方面的研究基础,甚至可以说这个量子化学研究室几乎是为我量身打造的。报告中同时汇报了经党总支讨论的教研室正副主任,其中就有还不是党员的我。学校本着发展的开明思路,也认可我作为青年学者在中国量子化学领域的贡献,同意我担任物理化学教研室的主任。学校还报请教育部建立一批研究机构,其中就有量子化学研室和低能核物理所,前者的建立主要是基于我的工作基础和成果,后者当中我是重要成员之一。
  
       业绩受到认可,我怀着更大的热情开始了一系列的科研工作。我和同事们一起创建了量子化学研究室,在随后的30年间,我们一同完成了许多成果,这个研究室后来成为了我国理论化学界的重要基地和对外联系的重要窗口。如今,量子化学研究室已经淡出了历史舞台,取而代之的是2005年成立的“理论与光化学化学计算”教育部重点实验室,主导这项工作的正是我1993届的博士生,已经成长为学科带头人的方维海。
  
       当时,根据全国自然科学基础学科研究计划和课题组初具规模的研究基础,我确定了主攻方向为量子化学计算方法的建立和推广、量子化学在有机化学中的应用和量子化学在生物化学中的应用。然而,我面对的却是缺乏后备人才储备和设备条件的现状。面对困难,我唯一可以做的就是不气馁,根据当时的基础和环境,自力更生,同时坚持争取外援。我和同事们初步决定与兄弟单位包括吉林大学、中国科学院化学研究所、感光化学研究所及北京计算站等单位开展协作的意向。除此之外,我们也认识到,扩大研究队伍的重要性,我们决定自己培养研究人员以补充新鲜血液。研究初期,考虑到时效性的问题,我们率先从化学系和数学系的师资班中各挑选一人;随后,便每年从硕士研究生中挑选二至四名优秀毕业生加入研究室。就这样,建立了一支15人的研究队伍,基本上满足了研究室的发展需要。
  
       在《量子化学研究室计划任务书》中,我畅想了研究室的未来:“争取1985年成为国内培养量子化学研究人员和高校结构化学师资的基地之一,在量子化学、计算方法和有机化学、生物化学等方面应用的研究方面做出具有国内先进水平的成果,力争在个别方面赶上或接近国际先进水平。”我还将量子有机化学和量子生物化学和生物大分子的统计理论纳入今后的主要任务。在组织形式方面,为了理论与实验的更紧密结合,我提出从1981年起在研究室内成立从事量子化学计算的理论组和从事光谱研究的实验组两个小组。
  
       除了一手准备量子化学研究室的建立和日常工作、研究计划的制定和实施以外,我也是另外一个科研机构“低能核物理研究所”的重要成员。这主要是基于我在量子力学小组期间所做的离子注入方面的工作。低能核物理研究所的规模比量子化学研究室要大多了,研究所下设:核物理研究室、加速器研究室、电子学研究室、理论研究室、离子注入研究室、放射化学研究室以及一个加工车间;工作人员也颇具规模,在1985年就达到了250人。在这个研究所里,我不需要进行管理和规划的工作,只要按照计划做自己的研究就可以,我也非常喜欢这部分的工作。 (整理/丁万见 张蔚)

       (七) 桃李芬芳的教学生涯


▲刘若庄先生从教55周年留念


       “文化大革命”结束后,研究生招生制度也得到了恢复。1977年10月12日,国务院批准了教育部《关于高等学校招收研究生的意见》,要求师资和研究基础较好的高等学校积极招收研究生。1978年5月22日,教育部批复吉林大学,采纳了唐敖庆教授的建议:为适应实现现代化对于科学人才的迫切需求,由吉林大学和北京师范大学、山东大学、四川大学、云南大学、厦门大学等五所学校合作,在吉林大学理论化学研究所共同开展量子化学理论和计算方法的研究,并培养研究生。
  
       我们学校也开始积极准备招收研究生。据统计,当年全国报考研究生的人数达6.3万人,经过考试,录取10708人。据我了解,我们学校当年招收了研究生121人,其中理科56人。入学时,年龄最大的40岁,最小的23岁。量子化学的基础课和专业课包括高等数学和物理化学,考试科目专业性还是比较强的。参加初试的13位考生中,年龄跨度也有10岁那么多,由此可见竞争的激烈程度。
  
       有一次,我的第一批量子化学研究生于建国还回忆了当时报考时的情形:他当时并不了解国内的研究情况,在查阅材料时知道了我,便给我写信咨询考试的事情。他满以为我不会给他回信,但是实际上我收到信的第一时间就给他回了信,还告诉了他考试的参考书目与大致范围。笔试结束后,机缘巧合,于建国到北京培训时遇到了我们学校的一个老师,这位老师恰好与我熟识,又看到于建国对是否有面试机会感到很忐忑,就热心引荐他来了我家。实际上于建国的确在复试的面试名单中,我看到他如此用心,虽然我并没有告诉他初试成绩,但是对他进行了一番鼓舞,并认真指导他如何准备复试。于建国也很争气,他最终在复试的九人中脱颖而出。
  
       1978年的秋天,量子化学研究室迎来了5个研究生,我至今仍记得他们:中国科学院河南化学所的于建国、黑龙江肇世县地震办公室的金俗谦、宁夏盐池县文教局的苏树军、兰州五机部214所的揭草仙和黑龙江加格达奇区文教科的郑世钧。为了保证人才培养的质量,给他们打下坚实的专业基础,我专门制定了严格的研究生培养计划,对专业基础课、选修课的学分、学时和顺序都有详尽而科学的规定。其中,量子化学等主干课由我自己主讲,统计力学由傅孝愿主讲,数学、物理和计算机程序相关的课程则从外系聘请专门的教授主讲。然而,经历了十年“文化大革命”,我们学校与其他高校一样,面临着师资力量和硬件设备的严重缺乏。为了保证教学的顺利开展,我和同事只好运用自己的人脉关系,积极与兄弟院校联系,聘请多位知名学者来讲学,这种灵活的授课既极大地促进了量子化学研究室教学科研的进展,也对学生大有裨益。
  
       很快,这五位同学就用他们漂亮的量子化学成绩单给我一个大大的鼓舞:金俗谦88.2分、郑世钧93.8分、苏树军82.4分、揭草仙91.2分、于建国91.2分。从他们的反馈和表现来看,这五个学生都已经“上了道、入了门”,这让我欣慰。我平时上课比较注重他们专业基础的掌握,我认为这是他们一生可以倚仗的能力。好多年过去了,于建国已经被聘为北京师范大学理论化学创新团队首席专家了,他还和我感慨当年打下的功底是他之后学习新知识的底气,我听他这样讲,就知道他是真的学进去了,很为他高兴。
  
       1981年6月,我的这五个学生都顺利毕业了。根据当时量子化学研究室的发展规划和用人需求,于建国和郑世钧就留在了研究室工作,缓解了研究室科研和教学人员紧张的局面。
  
       郑世钧在北京师范大学工作两年后,1983年调到河北师范学院(现为河北师范大学),他不仅担任过副校长,科研成果还被量子化学程序中心收录,据说是该中心收录的第一个来自中国作者的量化程序。
  
       于建国在北京师范大学工作了将近10年,其间又读了我的博士,后来到美国从事研究工作。2005年9月,他被北京师范大学理论化学创新团队聘为首席科学家。
  
       揭草仙到兰州大学工作,后来师从美国著名理论化学家M. J. S. Oewar开发大型化学计算程序,以他为主力的大型半经验计算化学程序AMI和SAM,被世界化学实验室采用,是化学、生物学等领域计算的重要工具之一。
  
       苏树军到宁夏大学工作,工作两年后赴美留学,在新罕布什尔大学获得博士学位后,就留在美国工作,1993年受聘于密苏里州立大学化学系,1998年取得终身教授的职位,其间还回师大进行过访学。
  
       金俗谦本来在青岛参加工作,后来和我商量之后,1982年初回到北京师范大学读了我的博士,他成为我培养的第一位博士研究生。
  
       时至今日,我们可以清晰看出这五个研究生的发展轨迹,他们的专业学习是过硬的,在量子化学领域都取得了较高的成就,真是令人欣慰。
  
       当时还面临一个困境,那就是大学的师资严重匮乏,甚至个别课程一个省都没有教师有能力开课。因此,我们还承担着培养高校师资的任务。一开始没有明确的规定和计划,各个地方师范院校通过不同的途径派老师来,我们实验室先后接收了十几位老师,解了地方教学的燃眉之急。后来,学校完善了相关的制度,进修教师的工作就更加规范化和系统化了,其中不乏非常出色的进修教师,比如曾经以影片《邦尼》荣获第71届奥斯卡最佳动画短片金像奖的肖永亮(现在已经成为我校教授)早年也曾以进修教师的身份在化学系进修物质结构课程。
  
       从1984年开始,受教育部委托,我主持了“物质结构助教进修班”,为进修教师补习量子化学相关课程并培养国内访问学者。这个进修班最大的意义就是很多人通过这里对计算量子化学产生了浓厚的兴趣,成为这支不断壮大队伍中的重要成员。比如,现在已经成为院士的方维海,就曾经在相应的班级进修过。后来回忆起进修时候的情形,他说当时从头到尾听了我的课。当时我身体不太好,但是一讲起课来就比较忘我。所以方维海就说,当时的内容其实蛮难的,但是刘先生一讲,条理清楚,深入浅出,也就都听懂了。(全文完。整理/丁万见 张蔚)