1958年的福建漳州,廈門大學的化學實驗室內,幾雙眼睛正目不轉睛的盯著一瓶裝滿了晶體溶液的容器。其中有一位30出頭的年輕人,在細心指導其餘幾人做溶液微調與實驗記錄,一簇簇晶瑩剔透的晶體結晶在他們的努力下不斷綻放,新中國的晶體培養之路就此開始。
這位年輕人名叫張乾二,是新中國最早一批從事物理化學研究的科研工作者。他在結構化學、量子化學等領域所作出的貢獻,奠定了這些學科繼續發展的基礎,至今為人稱道。
出生中醫世家,從小同數理結緣
1928年8月13日,張乾二出生於福建省崇武鎮的一箇中醫世家,祖父張子靜、父親張國琛都是當地十分有名的醫生。因為醫術高超且熱心公益,張國琛在當地有“國仙”的美譽。
張乾二出生後,家人在他的教育上投入了大量精力,希望他能成為一名醫術高明,醫德高尚的好醫生。然而,張乾二卻漸漸走了一條同家族規劃相去甚遠的道路。
張乾二初中入學證件照
在接受童蒙教育時,張乾二所就讀的私塾老師在學堂裡開設了算學課,老師經常講一些“過河問題”“分房問題”等民間流傳的數學問題,這些新奇的知識給他帶去了不少的快樂,激發了他對數理知識的興趣。
然而抗日戰爭爆發打破了他平靜的生活。為避戰亂,正在上小學四年級的張乾二隨家人逃往內地的親戚家避難。
當時,生活條件十分惡劣,白天時常遭遇日軍轟炸機的襲擊,但這些都沒有消磨張乾二對知識的渴望之情。
在小學階段,張乾二表現出了對數學的濃厚興趣。他的小學同學黃磐石先生回憶,張乾二的數學成績特好,數學考試也總是全班第一,每次老師提出問題,張乾二總是第一個算出答案。
1940年8月,年僅12歲的張乾二辭別父母,前往離家百餘里的溪山集美中學讀書。由於正值戰時,學校的生活條件十分艱苦,食物與日用品都採取定量分配的方式進行分發。同時為適應戰時需要,學校也推行軍事化管理,秩序與紀律成為了張乾二的生活中不可或缺的一部分。
中學期間,他刻苦鑽研著數理知識,學業成績名列前茅,深受老師與學校的賞識。本以為張乾二本今後將會在數學或者物理領域做出一番成果,然而高中課堂上的一次化學實驗,改變了他的人生軌跡。
20世紀40年代初,化學在中國還是一門新興學科。某天,張乾二的化學老師陳淑元在課堂上為同學們演示了一個有關銅離子的小實驗。溶液發生的新奇變化吸引了張乾二,從此,他對化學的興趣日漸濃厚。
邂逅化學世界,一生貫徹執著
1947年7月,張乾二在升學志願裡填報了廈門大學化學系,由此走上了化學研究之路。
當時的廈門大學化學系師資力量雄厚,留英歸來,學術知識淵博的盧嘉錫先生擔任化學系主任。在盧嘉錫先生等一大批名師的指導下,本就天資聰穎的張乾二如魚得水,始終保持著優異的學業成績。大學二年級,由於化學系嚴格的篩選制度,原本有21人的班級只剩下了寥寥7人,張乾二就是其中之一。
1949年,廈門解放。在經歷了長達7年的高等教育後,1954年7月,研究生畢業的張乾二被安排留校任教,擔任生物系的實驗課助教。
1956年,張乾二等青年教師在盧嘉錫的帶領下,參與研製了用於測量晶體結構的X射線衍射儀,並在之後的幾年內不斷將其完善,使我國的晶體研究水平得到了很大的提升。
1961年,廈門大學化學系新建的物構組合影(前排左三為張乾二)
兩年的培訓使得張乾二的眼界進一步開闊,他和其他學員們一起做出了“配位場理論”“群論”等研究成果。1982年,“配位場理論”榮獲國家自然科學獎一等獎。
1982年,張乾二等人榮獲的國家自然科學一等獎獎狀
肩挑重擔,科研教學雙不誤
在進行緊張科研的同時,張乾二還不忘培育年輕的物化人才。自1954年擔任助教開始,數十年間他培育了無數工農兵學員、大學生、研究生等。
他的第一位博士生李湘柱,在科研領域很有天分。李湘柱在博士論文中提出的研究新思路,先後發表於《國際量子化學》《分子物理》等國際著名期刊。後來,為了能讓學生得到更為廣大的發展空間,張乾二又積極幫助李湘柱聯絡國外導師,推薦他去國外讀博士後。
除此以外,張乾二還積極推薦其他的年輕教師前往國外留學,他們當中的許多人回國後成為國家傑出青年基金獲得者、長江學者,積極為國家物理化學的建設貢獻自己的力量。
在張乾二看來,僅有人才是遠遠不夠的。1988年,國家教委稽核批准一批學科作為重點學科培養,廈大的化學系作為第一批重點學科入選。為了能夠打造符合國家要求的重點學科,時任系主任的張乾二迅速行動起來,利用化學系積澱了十餘年的人才資源,明確了廈大化學系的學科規劃,積極開展各方面的科研攻關和國際學術交流,並於1990年建成廈門大學固體表面物理化學實驗室,拓展了化學系的科研能力。
時至今日,廈門大學的化學系依舊是國家重點一級學科,其科研能力在國內排行始終處於前列。
20世紀90年代,是張乾二科研成果最為豐碩的時期。期間,他先後完成了價鍵理論新方法、N!難題簡化方法等科研成果。在他帶領的課題研究小組裡,學生同老師“比賽”搞科研,共同攻關,在短時間內取得了相當多的創新研究成果。
據學生吳瑋回憶:“今天晚上你推出的公式,說不定明天早上就被張先生超越了。”這種師生在科研中教學相長的學術風格,常為化學系的師生所稱頌。
價鍵課題組主要成員(左二為張乾二)
1991年,鑑於張乾二在科研與人才培養方面所作出的突出貢獻,他被中科院物構所提名推薦為中科院院士候選人。在投票階段,兩位物理化學領域的泰斗——老院士唐敖慶、盧嘉錫爭相推薦這位為曾為結構化學,量子化學發展做出過突出貢獻的學者,給許多院士留下了深刻的印象。最終,張乾二以高票當選中國科學院院士。
步入新世紀後,張乾二的身體狀況已大不如前,2006年突如其來的一場重大車禍,更使他病痛纏身。但他依舊活躍在學術與科研的一線,針對學術圈中的一些問題,他積極提出自己的看法,寄予青年學子深切的期望:科研中要有自己的思想,研究中要善於發現問題,建立創新的方法,逐步確立自己的體系。
2020年註定是一個不平凡的一年,這一年我們不幸失去了38位院士,張乾二也是這38位隕落明星中的一顆。斯人已逝,但張乾二為我們留下了一筆寶貴的財富,他的學生們已接過他的衣缽,繼續為我國的物理化學科研之塔添磚加瓦。
張乾二
(1928.8—2020.5)
物理化學家
中國科學院院士
文:採集工程專案辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考資料:
1.《弄潮兒向濤頭立——張乾二傳》,林夢海、黃宗實、郭曉音,中國科學技術出版社,2017.5