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院史漫步 中国计算化学奠基人之一刘若庄先生

发布时间: 2023-07-10  浏览次数:



▲ 刘若庄(19252020) 北京人

刘若庄1925525日出生于北京,是我国著名物理化学家、中国计算化学的奠基人之一、永利欢乐娱人城教授。刘若庄1956年加入九三学社,1984年加入中国共产党,1999年当选中国科学院院士,2019年被授予“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章。

刘若庄在国内和国际都享有很高的声望,涉及的主要研究领域包括基态化学反应微观机理和沿反应途径势能面及动态学,激发态势能面和光化学反应机理,氢键和分子间相互作用力,化合物的结构和性能,有机导体和半导体的理论和应用以及配位场理论方法等。其中最重要的、有较大影响的研究工作是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。他的研究成果曾获得国家自然科学一等奖、三等奖,教育部科学技术进步一等奖,国家自然科学大会奖,国家教委科技进步二等奖,国家教委优秀科技成果奖等,为我国量子化学的发展做出了突出贡献。

少时经历,人生中的宝石。1925525,刘若庄出生于河北省昌平县(今北京昌平区)。他家原本是书香世家,但彼时已家道中落,一家人生活十分清苦,一度需要借款维持生活。刘若庄兄弟姊妹众多,排行居中且瘦弱的刘若庄并不受父亲重视,但刘若庄受父亲的影响颇深。一方面,父亲“无一日不读书”的文人情怀给了刘若庄潜移默化的影响,使他一直保持着阅读的习惯,阅读更成为他生命中不可或缺的一部分。即使后来眼睛不好了,他仍坚持用放大镜读大字版的报纸,哪怕只能读个标题。另一方面,刘若庄非常努力地读书,期望以自己出色的表现让父亲看到自己,而这种努力向上求好的心也成为一种优良习惯,并贯穿终生。母亲对刘若庄有些偏爱,对孩子们的教育尤为重视且严厉,尽管家境较差,仍旧想办法让孩子们上好的小学和教会学校。刘若庄上中学时,正值抗日烽火燃遍华夏大地。受战事影响,刘若庄6次易校,辗转求学,坚持完成初高中学业。1943年,他放弃保送机会,凭借优异的成绩考入辅仁大学化学系。在刘若庄看来,上教会学校有很大的好处,一方面可以在一定程度上规避当时战事对学校学习的影响,另一方面,因为教会学校的老师是英文授课。英文授课使刘若庄从小在英语环境中学习,因此打下了良好的英语基础并受益终生。读辅仁大学时,老师也是用英文授课,很多同学听不懂,只能跟着老师的板书做笔记,但刘若庄笔记上不仅有老师的板书,还有老师口述出来的解释,且他课后还会阅读大量参考书整理和补全笔记。因此,刘若庄有机会帮助同学复习功课,让自己的知识更扎实的同时也收获了同学的尊敬和好人缘。在之后的科研工作以及对外学术交流中,良好的英语基础都提供了莫大的便利。

刘若庄少时清贫,经历坎坷,但是他的质朴、笃实以及为人亲和、力求上进的品质和作风的养成都与他少时的经历有着莫大的关系。正是这些苦难化为养分,滋养了他以后的人生。



刘若庄的学士学位照()和研究生毕业证书()

一生中重要的3位老师。1947年,刘若庄考入国立北京大学理学院化学研究部攻读研 究生学历(那个时期没有学位),师从号称北大“三大民主教授”之一的袁翰青教授。他跟袁翰青教授,学会了最基本但很重要的一项能力——查找文献,为今后的实际科学研究奠定了基础。袁翰青教授是一位非常大度而谦和的导师,在选择研究方向的问题上,充分尊重和 支持刘若庄向理论化学方向发展的想法。袁翰青教授是搞实验研究的,于是就给了刘若庄一些材料,让刘若庄自学,其中就包括当时才出版不久的TheNatureoftheChemicalBon这本书。袁翰青教授希望刘若庄把书读完后可以找一个这方面的题目,顺着自己的兴趣做这方面的研究。这本书读起来其实并不容易,刘若庄参考了很多其他的材料才读懂。虽然后来刘若庄在研究生时期并没有做化学键方面的研究,但是经过这样一个过程,刘若庄受到很大启发,后来他做化学键方面的研究,做氢键方面的研究,都跟这本书有很大关系。

19491月底,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。袁翰青教授非常干脆地答应了刘若庄希望能转去跟孙承谔教授学习理论化学的请求,并将他推荐给了孙承谔教授。从此刘若庄就变成了孙承谔教授的研究生。孙承谔教授给了刘若庄一个比热方面的题目,让他用机械求积法计算甲苯的比热,并且让他从查文献入手,进行学习和计算而不是直接、具体地告诉刘若庄怎么做,尽管孙教授曾经做过类似的工作。刘若庄也是个认真的人,他不是直接用文献中的公式代入数据去算,而是把所有的公式推导一遍,全部推明白了才去实施计算过程。因为刘若庄的认真和勤奋,他的硕士论文到 1949年年末的时候就已经完成了,而且整理成文章于19501月发表在《中国化学会会志》上。由于刘若庄课业成绩和科研方面都表现得非常优秀,时任北京大学理学院代理院长且爱才的孙承谔教授就将刘若庄留校工作了。于是,19503月,刘若庄成为北京大学的助教,由此开启了他为之奋斗了一生的教学生涯。

因为留在北京大学工作,刘若庄有机会遇到了他这一生最重要的老师—唐敖庆教授。唐敖庆教授是我国量子化学的开拓者和奠基者,被称为中国量子化学之父。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刘若庄引荐给了唐先生,成了他的助教。

唐敖庆回到北京大学任教的初期,应当时化学系求知若渴的助教们,特别是当时西南联合大学的一些老助教们的要求,把量子力学、热力学和统计热力学等理论化学课程给这些老师们统统讲了一遍。刘若庄虽然很早就明白自己要往理论化学方向发展,也在就读研究生的时候做了一些数学方面的准备,不过化学方面特别是理论化学的基础还是比较薄弱的,通过这次唐敖庆教授系统的讲授,他把这些基础也都打得比较扎实了。

由于刘若庄喜欢做研究,而且唐敖庆教授看刘若庄非常认真刻苦,也觉得他有做科学研究的潜力,就对他非常信任和欣赏,因此唐敖庆教授的研究项目也请刘若庄帮忙做一些具体的计算,并同时指导他如何做科学研究。于是,刘若庄开始在唐敖庆教授的指导下进行真正的科学研究工作,并参与唐敖庆教授在国内的早期工作,包括化学键函数的一般构造方法和分子内旋转。这些工作是唐敖庆教授20世纪50年代的重要工作,后来获得了中国科学院 1956年度科学奖(自然科学部分)三等奖。

刘若庄自己讲,他之所以后来能够独立地做科学研究工作,都是因为唐敖庆教授这一段时间的指导。



刘若庄与唐敖庆等人合影(前排左起 : 邓从豪 唐敖庆 刘若庄 鄢国森;后排左起 : 江元生 孙家钟 张乾二 戴树珊)

避短就长,目光犀利。刘若庄在读研究生的时候,非常坦率地跟导师袁翰青教授表达希望朝着理论化学方向发展的想法并幸运地得到了导师的支持。刘若庄跟随唐敖庆教授所做的工作以及他独立科研早期的工作,无论是六价键函数还是分子内旋转或者是关于氢键的研究 ,都并非发展理论本身,而是将已有理论应用于实际的例子,说明或解决实际问题。实际上,这样一个思路也正是刘若庄今后若干年的科学研究思路。而他的这个思路也为中国量子化学的发展开创了一个新的方向,即应用量子化学。大家在说到刘若庄开创了应用量子化学研究的时候,都说他非常有远见。但是所谓的远见也不是凭空而来,也是一点一点积累起来,也是有迹可循的。现在看来,他的科学研究实际上从一开始,就是朝着应用这个方向走的。刘若庄曾经谈起过为什么他没有跟随老师唐敖庆的脚步,发展理论方法,而是将注意力放在理论的应用上,他说:“我的研究方向跟唐敖庆先生的完全不一样。我的量子化学基础是从他这儿学的,可是他喜欢研究新方法。我觉得:第一,我没这爱好;第二,他数学特别好。研究新方法,得数学要好,我虽然做研究生的时候学了微分方程,学了高等微积分,学了线性代数,那也就是做一般的。所以我也不能完全跟着他那个路子走,因为他感兴趣的研究方向是方法的研究;我是学会了方法,我感兴趣的是化学反应的研究。”



: 刘若庄与 1978级研究生( 前排左起 : 金俗谦 刘若庄 冯文林 宗和; 后排左起 : 苏树军 郑世钧 揭草仙 于建国 高学勤)

甘为人梯,润物无声。在培养学生方面,刘若庄费尽心思,特别是对于1978年的第一届研究生,他专门制订了严格的培养计划,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。由于师资短缺,刘若庄自己主讲量子化学等主干课,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或兄弟院校聘请专门的教授主讲。对于后来的学生,刘若庄也都能给予足够尊重并因材施教,且在毕业后尽力推荐,尽可能为学生搭建优质的学习和工作平台。方维海院士就是其中最为杰出的学生代表。即使到后期,刘若庄因为眼睛的缘故无法亲自指导研究生,但是他仍旧凭着多年的积累给予学生指 点和关心,让学生豁然开朗。

刘若庄还开办过多期量子化学计算短训班、师资培训班和助教进修班,为推动量子化 学在中国的发展、为我国科技发展和教育事业做出了不可磨灭的贡献。


 
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