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百年风雨无悔 世纪人生有祺——唐有祺先生小传(上)

编者按:永利集团官方网站化学与分子工程学院教授唐有祺先生是我国晶体化学的主要奠基人、化学生物学的倡导者、分子工程学的开创者,为中国的教育和科研事业殚精竭虑,为中国化学学科的健康发展作出了卓越贡献。2020年7月11日,欣逢先生百岁寿辰,永利集团官方网站资讯网与化学与分子工程学院联合推出资讯专题“庆祝唐有祺先生百岁华诞”,带领读者了解先生卓越而光辉的百年人生,致敬先生为中国化学和科学教育事业作出的杰出贡献。

2020年7月11日,欣逢我国著名化学家、教育家、中国科学院院士、《物理化学学报》创刊主编、永利集团官方网站物理化学研究所创所所长、北京分子动态与稳态结构国家重点实验室首任主任、永利集团官方网站化学与分子工程学院教授唐有祺先生百岁寿辰。唐先生是我国晶体化学的奠基人、化学生物学的倡导者、分子工程学的开创者。他在日本侵华战争的硝烟中辗转完成大学学业;博士及博士后师从化学泰斗鲍林教授;之后冲破美国的重重封锁,回到百废待兴的新中国。在历史的风云中,他始终初心不改,信念不衰,为中国的教育和科研事业殚精竭虑;在化学学科的生死关头力挽狂澜,为中国化学的健康发展作出了卓越贡献。唐有祺先生的百岁人生是记录中国近代百年历史和世界格局变迁的生动史书,是中国从战乱走向富强的见证。唐先生亲历并推动了现代化学在中华大地的生根、萌芽、在磨难中发展、并终至峥嵘的历史进程。当钱学森先生怀着“为什么大家的学校总是培养不出杰出人才”的疑问抱憾而去多年后,中国科学在唐先生屡次建言献策下,已然人才辈出。他有幸亲见了自己在古稀之年提出的“分子工程学”成为世界化学、生物、材料等领域共同的前沿。在“分子工程学”框架下,世界科学史上中国科学家的身影越来越多。值此先生百年华诞之际,大家谨以此文梳理先生的科学人生,致敬先生为中国化学和中国科学事业作出的杰出贡献。

(一)一代英杰出古镇 

                                   逢乱世,满目山河恨

1920年7月11日,唐有祺出生于上海市南汇县新场镇的一户小康人家。新场镇是一个美丽富庶的江南水乡,成陆于中唐。因为宋代两浙盐运司迁此设立新盐场而得名。千年的历史赋予小镇厚重的学问底蕴,仅明清两代就出了50余位进士。唐有祺的曾祖父亦曾读书入仕,但因祖父早亡,家道中落。父亲唐宗泰不得已辍学谋生,创立泰山堂药店。至唐有祺出生时,唐家再度中兴。唐有祺亦得以在小康的环境中度过无忧无虑的童年。

1925年,5岁的唐有祺进入新场小学接受正规教育。1931年8月,11岁的唐有祺离开新场,到南汇县读初中。这一次离开,不仅仅是离开了父母的照拂,更是离开了生活的平静——此时的中国,不但内乱不绝,日本也在伺机侵略中国。1931年9月18日,日军在东北制造了“九一八事变”;1932年1月28日,又在上海吴淞口等地制造了“一二八惨案”。所幸的是,尽管世道不平,一批爱国志士坚持办教育,并办出了具有国际水平、有“一柱中流海上”之称的“上海中学”。1934年,唐有祺以优异的成绩考入上海中学,成为班级最小的学生。当时的上海中学引入了国外的办学理念,数理化方面几乎都是采用程度偏高的英美课本。此外,学校经常邀请知名人士开设讲座,请大学教授来讲课,内容包括国内外政治和经济问题、科学常识、艺术与学术讨论等,以拓展学生的见闻和常识视野。在这样的氛围中,唐有祺不仅仅受到了现代科学的启蒙,也对国际关系和政治问题有了基本的认知。而后者为他日后有勇有谋地突破美国重重封锁,辗转回到新中国,并在国内政治风云中处变不惊起到了重要作用。

1937年,唐有祺以优异的成绩高中毕业。正当他踌躇满志,准备报考清华大学时,抗日战争全面爆发,清华大学在上海的招生考试临时取消。唐有祺只好报考了同济大学。但此时的同济也无法安顿一张课桌。1937年8月13日,日本在上海制造了“八一三事变”,同济大学在吴淞的校舍遭日本飞机轰炸,破坏严重,只好迁往上海的公共租界。谁料,战事却愈演愈烈,波及整个上海。学校决定离开上海迁往金华。1937年11月12日,上海沦陷,金华也遭到日军空袭。无奈之下,同济大学只好再度内迁至偏远的江西赣州。在赣州上了8个月课后,1938年7月,九江危急,局势突变,同济大学第三次迁校,从赣州迁到广西贺县八步镇。1938年10月,广州沦陷。运抵八步镇的第一批校产还未来得及卸下,学校决定第四次迁校至昆明。男同学组成步行队,历时半个月到达广西柳州;休整一个月左右,再度步行至南宁,转乘小船至龙州,出镇南关借道河内,坐火车到昆明。1939年春节前,同济大学师生终于分批到达昆明。当时,日军虽未入侵西南,但昆明也频频遭遇空袭。唐有祺所在的理学院师生,冒着生命危险,坚持上课、做实验。1940年10月,在昆明度过两个春秋的同济大学又从昆明迁至四川宜宾李庄,在一群庙宇中安定下来。待到1942年6月大学毕业时,他脚下已不是有着优越教学条件的上海吴淞,而是相去千里的一座蜀中寺庙。颠沛流离的大学,饱受战火欺凌的故土山河,在青年唐有祺心中涂下了最暗的底色,使得后来的他无论遭逢多大变故,内心从来都有希翼的光明耀亮。

(二)为报家国尝百业 

                                  艺高处,看基础

唐有祺大学毕业时,正值抗日战争进入白热化阶段。中华大地已经满目疮痍、生灵涂炭,国民经济脆弱不堪。面对此情此景,唐有祺一心希翼利用自己的常识、理论和技能,开发中国特色资源来服务国家。1942年7月,应大学时期老师顾敬心的邀请,他到昆明的兵工厂去参加制磷厂的筹备工作,6个月后转到重庆渝鑫钢铁厂,从白云石中提取氧化镁来做碱性耐高温炉砖。后来,得知当时国内急需做电机和变压器的电磁性矽钢片,却没有技术生产,而进口又非常困难时,他决心致力于矽钢片的国产化工作。由于当时德国的化学工业走在世界前列,加之他在同济大学时期打下了深厚的德文基础(同济大学为德国人开办的学校,从一年级就开始学习德语),他从德文资料中发现高纯度的电解铁片具有优异的电磁性能,可替代当时奇缺的矽钢片。于是,1943年10月,他与人合营了一个试验厂——重庆钟声电化冶炼厂,专门从事能够替代矽钢的电解铁片研究。

1943年9月,唐有祺已经考上了钢铁厂附近的中央大学研究生。为了专心从事电解铁片研究,他读了几个月就放弃了研究生学业。此后的1943年12月,国民党考试院在春季组织的选拔赴美进修人才考试也传来喜讯,唐有祺获得了化工专业唯一的一个留学名额。由于这个考试是为了抗日战争胜利后培养建设人才而设的,入选的人到美国后应该去工业界实习或工作。但此时的唐有祺正满腔热情地进行国内奇缺的电解铁片研究——他已经在用自己的常识和技术为自己的国家服务了。

就这样,唐有祺迟迟没有动身去美国,而是在重庆一心一意地守着他的钟声电化冶炼厂。他把粗糙的生铁放在电解液中,在电解槽中作为一个阳极,把另外一个铁片作为阴极,像电解铜一样,将很纯的电解铁镀到阴极铁片上。经过不断调整电解液组成和温度等条件,终于能够制备出电磁性能很好的高纯电解铁片。但由于电解条件还没有完全摸清楚,成品率不高。此时,抗日战争已经接近胜利,继续改进电解铁片的时间不够了,研究工作只好中断。

1945年8月,持续八年的抗日战争终于胜利了。唐有祺辗转从汉口乘船回到了阔别8年的上海,应赏识他的同济大学理学院院长顾葆常教授之邀,到同济大学医学院教授化学。在医学院工作时,他时常回顾大学毕业后从事实业时遇到的问题,深深地感受到将来要在技术方面做出突破,还需要更高的学识。而提高这种学识的有效途径,则是加深基础。特别是,要解决涉及材料的问题时,必须深入理解物质的结构与其性能之间的关系。他已经敏锐地意识到,关于物质的结构及其性能的关系,将是化学发展中具有重要前景的领域;而化学,将是功能材料的源头。此后,这不仅成了他毕生的研究所在,也成为他不断开拓化学前沿、屡次在中国化学危急时刻力挽狂澜的信念基石。

(三)漂洋万里拜名师 

                                  良骏逢伯乐,佳音至

大学毕业后从事实业及教学工作的曲折经历,无疑是唐有祺在社会大学中接受的一次深刻教育。这让唐有祺深深地意识到,只有掌握了足够的知识才有能力服务于国家和社会。这时,他想到了自己在1943年12月获得的赴美留学资格。按照规定,如果不及时赴美,他的留学名额就会作废。到1944年底,要去美国留学的大部分人都已经出国了,只有唐有祺还留在国内。庆幸的是,同济大学时的老师顾葆常当时到了国民党的经济部当司长。而这个出国选拔考试正是经济部主管。虽然顾老师在唐有祺大学毕业后2年才到李庄接任同济大学理学院院长一职,但唐有祺在大学期间的优异表现在学校广为人知,顾葆常对这位没有谋过面的学生有着深刻的印象。就这样,他给唐有祺保留了这张珍贵的留学通行证。

在顾葆常老师的帮助下,1946年8月,唐有祺从上海登上“梅格斯将军”号轮船,直航旧金山,同船的还有华罗庚、唐敖庆等人。这是第二次世界大战后第二艘从上海开赴美国的客轮。它满载着饱经战火洗礼的生命,也满载着中国科学未来的希翼。

出国前,唐有祺已经从同济大学的王葆仁教授处了解到,1930-1940年期间加州理工学院的鲍林把化学从一个主要基于现象的学科转变为一个以扎实的结构和量子力学原理为基础的学科。因为唐有祺已经敏锐意识到物质的结构与性能之间存在着重要的关系,抵美后他直接去找了鲍林。唐有祺对物理和化学的浓厚兴趣及在这两方面的扎实基础深深地打动了鲍林。一番倾谈之后,这位名满天下的化学家爽快地答应了唐有祺师从他从事结构化学研究的申请,亲自去加州理工学院研究生院为他申请名额,并帮他选课。拜师如此顺利让唐有祺喜出望外,也让加州理工学院研究生院负责人觉得不可思议。

后来的事实证明,鲍林的确慧眼识珠。唐有祺不但以优异的成绩通过了所有课程考试,还在研究工作中表现出卓越的能力。当时,唐有祺主攻X射线晶体学和化学健本质,旁及量子力学和统计力学。鲍林希翼唐有祺解决两个具有挑战性的前沿问题,一个是精确确定合金的结构;另一个是弄清六次甲基四胺与金属盐形成沉淀的本质。前者因为仪器原因,国际上无法获得准确结构。而后者,则是当时发现六次甲基四胺能够跟很多无机物发生沉淀,却没人能弄清原因。此前,鲍林派了两个研究生去解决这个问题,几年下来,均无疾而终。这两项任务的艰巨性可想而知。

对唐有祺而言,这两项任务还需要他直面自己在国内没有接触过的仪器设计搭建工作。在挑战面前,唐有祺的征服欲再度被点燃。他跟随鲍林的第一个研究生、当时还是副教授的Sturdivant博士,从画图开始,到工厂中亲手搭建自己设计的仪器。经过一次次的试验、修正、提高,终于自己设计并搭建出研究所需的仪器。这不仅为他在鲍林组顺利开展研究工作铺平了道路,更为他回国后在缺乏设备的艰苦条件下,奠基中国的晶体化学研究、培养晶体化学人才打下了坚实的基础。

搭建出仪器仅仅是为收集晶体衍射数据提供了物质条件。要真正解析出晶体结构,必须有高超的数学技巧,自己设计和利用计算工具,从衍射强度数据中找出数学规律。就这样,藉着卓越的数理能力,唐有祺提出了合金中形成立方体“超结构”的观点,首次揭示出六次甲基四胺与金属盐形成复合物的本质,拂去了这片长期笼罩在晶体学界的乌云,令鲍林非常高兴。唐有祺所用的衍射数据收集方法、计算工具、以及求解结构的方法代表了当时晶体结构解析的先进水平。在1950年加州理工学院的年度总结中,鲍林把这项工作作为重要研究成果进行了汇报。

这两项不凡的成就不仅让唐有祺于1950年7月顺利获得博士学位,也让鲍林对他更加刮目相看。因此,唐有祺博士毕业后,以Hale博士后的身份继续留在鲍林组里从事研究工作。因为对唐有祺能力的期许,鲍林把国际上刚刚兴起的用X射线解析蛋白质结构的重任交给了他。自此,唐有祺成为国际上首批接触蛋白质晶体学及分子生物学的少数学者之一,为他后来在中国倡导化学生物学奠定了基础。

(四)丹心一片赴归程 

                                  智勇在胸,任它阻碍重重

在美国师从鲍林的5年,是唐有祺求学生涯中最为平静的时期。这个生于乱世,在战争的阴影中颠沛求学的一代英才,在此时才能够深耕科学的沃野,安心从事研究工作。正当他的蛋白质晶体研究进展日益顺利,有望获得重大成果的时候,国际形势发生了重大变化。1949年10月1日新中国成立。百废待兴的土地急需各行各业人才。1950年1月27日,中国科协向海外留学生发出召唤:“诸学友各有专长,思想进步,政府方面亟盼能火速回国,参加工作。”此时距唐有祺完成博士论文答辩还有3个多月,距其获得博士学位6个多月。博士毕业时已经掌握了结晶化学、结构化学前沿常识的唐有祺,原本希翼通过一段博士后研究,攻下国际最前沿的蛋白质晶体学这座堡垒后再回国建功立业,但时局的变化让他做出了中断研究,尽早回国的决定。

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唐有祺 摄于1951年回国前夕

1950年6月25日,美国悍然发动了朝鲜战争,并把战火烧到中国东北边境。襁褓之中的新中国被迫派出志愿军,既是支援朝鲜人民,也是保家卫国。美国政府为了遏制新中国,开始极力阻挠中国留学生回国参加建设。1950年10月,美国司法移民局发布了“禁止中国留学生出境之命令”。1951年春,回国的正常途径已被封锁。

唐有祺着急了。从登临“梅格斯将军”号轮船,告别故土的那一刻起,他就盼着早日学成归来,服务自己的国家,奉养在艰难的时局中悉心养育自己的母亲。他不曾料想,待到学成之时,美国竟然要阻断归途。他热爱蛋白质晶体研究,但这份爱怎能超越祖国和母亲在他心中的分量!唐有祺果断决定中断研究,设法回国。面对进行得非常顺利的蛋白质晶体研究,鲍林无限惋惜。如果坚持做下去,以他的天赋,唐有祺很有可能成为世界上第一个用X-射线衍射方法解出蛋白质晶体结构的人。登临科学最高峰,这是多少科学家毕生的梦想。这样一个有希翼的年轻人,却要在这条充满光明的路上半途离去…….爱才心切的鲍林极力挽留,希翼唐有祺好好考虑后留下来。但家国在胸的唐有祺去意已决。

尽管万般不舍,热爱和平、崇尚民主的导师鲍林,还是决定向唐有祺伸出援手。利用1951年7月国际晶体学会在瑞典斯德哥尔摩召开第二届大会的机会,鲍林帮助唐有祺获得了离开美国赴瑞典的签证。归国心切的唐有祺拿着这张离开美国的门票,细心规划回国的行程。当时,从美国去瑞典没有飞机,需要乘轮船绕道欧洲,途经英国、法国、德国、丹麦,最后才能到瑞典。但这正好有机会从英国申请去香港的签证,能够从法国乘船回国。虽然这番迂回国的路线要面临一步步在欧洲各国间辗转签证的不确定性,但却是唯一可能回国的途径。怀着这样的计划,1951年5月初,唐有祺离开加州理工学院所在的帕萨迪纳,带着装着几箱子书的行李东行纽约,登临横渡大西洋的客轮,并把行李交给船舶企业,托运到法国。

轮船顺利抵达英国,可从英国拿到香港签证绝非易事。英国以唐有祺拿的是国民党护照无法进入新中国为由,拒绝给他签证。为此,清华大学发来电报,证明唐有祺是他们邀请回国的。但英国方面以不知电报真假为由,不予理会。后来,牛津大学教授出面帮助唐有祺先容了英国有政治地位的人出来帮忙,也没有打动签证官。无奈之下,唐有祺向在国内东北石油化工部当司长的哥哥唐有祥求助。唐有祥曾与时任挪威、丹麦、瑞典三国大使的耿飚共同工作过。拿着哥哥的先容信,唐有祺通过领事馆辗转联系上耿飚。耿飚马上让领事给他出了一张中华人民共和国的护照,寄到伦敦,英国人才同意给唐有祺发香港签证。但因唐有祺在英国的时间不够了,伦敦的外交部让唐有祺先去巴黎,再从巴黎的英国大使馆领取签证。兴奋的唐有祺马上在英国买好了从巴黎到香港的船票,准备在瑞典开完会后由巴黎乘船回国。可谁知,从瑞典去法国要获得法国签证,而法国因为接到美国通知,拒绝给回中国的留学生发签证。唐有祺据理力争,说:“你不让我回去,我就留在瑞典!”最后,与中国有邦交的瑞典向唐有祺伸出了援手。瑞典外交部派出了一位女外交官,陪同唐有祺到法国驻瑞典大使馆进行抗议。在瑞典的压力与威慑下,法国终于给唐有祺发放了签证。至此,唐有祺扫除了回国之旅的最后一块障碍。他在法国马赛接上了从美国托运而来的几箱子书,终于登上了回国的客轮。滚滚浪花飞速后退;他和大洋彼岸的祖国母亲之间,海阔天空,只有彼此的心弦随着波涛同奏一曲回归的壮歌。

(五)新星归来争相聘 

                                  驻清华,适初心

1951年8月,经过3个月跌宕起伏、阻碍重重的旅途,唐有祺终于回到阔别5年的上海,与母亲团圆。9月,他孤身北上,来到高中时就非常渴望就读的清华大学任教,被聘为副教授。

唐有祺与清华大学的渊源,始于1948年。当时,已是清华大学教授的黄子卿先生到美国去教书,听说唐有祺在加州理工学院,就去加州理工看望他。那时,清华大学化学系云集了我国化学领域的顶尖人才,但还没有学结构化学的人,更没有鲍林的学生。黄子卿先生回到清华后,商同叶企孙、张子高先生,决定聘请唐有祺回国到清华大学工作。而导师鲍林也给唐有祺写了一封推荐信。这封推荐信在清华大学引起了轰动。很多清华大学的师生,不论是文科还是理科,都知道鲍林给他的学生唐有祺写了一封推荐信,推荐他到清华大学任职。

唐有祺回国的消息不胫而走。由于他的学识,浙江大学、大连综合工业研究所(后称大连化学物理研究所)都争着聘请唐有祺。恩师王葆仁此时在浙江大学,力邀唐有祺到浙江大学任职,并承诺可以直接将唐有祺聘为教授。大连综合工业研究所从美国回来的肖光炎、从清华大学毕业的张大煜专程跑到上海,极力邀请他去大连工作。张大煜甚至找到当时的清华大学校长、也是物理系教授的叶企孙,希翼清华能放唐有祺去大连工作。叶企孙说,“不行,唐有祺还是要到清华来,清华化学系需要他。”(《根深方叶茂——唐有祺传》,朱晶,叶青。中国科学技术出版社,2016年,p71)就这样,唐有祺最终留在了清华大学。

唐有祺执教清华除了教授物理化学,还做了一件大事,就是开设“分子结构和化学键本质”这门新课。当时的中国科研条件普遍薄弱,即使是清华大学,也没有合适的科研设备;学科设置中更缺少对国际前沿内容的安排。为了尽快改变中国化学落后的面貌,唐有祺当即决定,把国外的研究前沿通过开设课程的形式先容给国内。当时,结构和结构分析是化学学科发展中最为活跃的方向之一。鲍林奠定了化学键本质这个理论化学方向之后,化学家对物质结构的研究与理解已经不可同日而语;晶体结构分析的仪器设备不断改进。而这些进展,国内却知之不多,更谈不上将这些新兴的手段应用于科学研究了。于是,唐有祺决心将结构化学与化学键方面的最新理论和方法先容给国内。就这样,1951年秋,清华大学化学系的学生们意外地发现,课表上多了一门新课程——分子结构和化学键本质。这门中国大地上前所未有的课程,是唐有祺对晶体化学、结构化学在中国的启蒙开启的第一步。此后多年,每当科研无法正常进行的时候,唐有祺根据实际工作的需要,利用一切条件给学生们讲课。他多年积累的讲义,经修订整理,先后形成了多本教材及专著。

(六)院系调整迁永利集团官方网站 

                                  奠新学,呕心育英华

唐有祺履新清华大学不到一年,他的从教生涯就出现了重大转折。

1952春,全国范围内院系开始调整;秋,唐有祺跟随黄子卿先生迁入新永利集团官方网站化学系。此后半个多世纪,唐有祺的生活和命运与永利集团官方网站紧密相连。初到永利集团官方网站,唐有祺马上利用自己的专长,开设“结晶化学”课程。这门课程比在清华时开设的“分子结构和化学键本质”更加系统。尽管现代化学传入中国已近半个世纪,但此前从未有过“结晶化学”这门课。不仅如此,世界范围内也没有这门专门的课程;结晶化学的内容都是分散在物理化学等课程中。唐有祺希翼通过开设“结晶化学”,系统先容1912年劳埃发现的X射线衍射方法及其带来的化学研究领域的变革,把X射线晶体学的前沿常识带到大学课堂,并决意从理论和实验上深入开展物质结构研究。1953年2月,永利集团官方网站就今后发展工作重点问题向中共中央宣传部、高等教育部呈送请示的报告中,化学专业的重点方向就包括物理化学专业的胶体化学、化学热力学、分子结构及化学键。

唐有祺痛惜我国晶体学和结构化学几乎空白的现状,几乎是在和时间赛跑来为新中国的晶体化学奠基。没有教材,他自己编写讲义,根据课堂反馈不断修改、增订;不仅在永利集团官方网站开课系统培养学生,还在全国范围内开设师资培训班,推动晶体化学在全国综合大学的普及。由教育部牵头的首届晶体学师资培训班于1954年暑假在永利集团官方网站举行,唐有祺和来自吉林大学的余瑞璜担任主讲;而课后辅导和模型实习由唐有祺刚刚在永利集团官方网站培养的学生桂琳琳负责。同时,他开始招收晶体学专业的研究生和进修教师。1956年春,他又为结构化学专业的本科生、研究生、进修教师开设了“X射线衍射和晶体结构分析”课程。他在“结晶化学”课堂上使用的讲义,经过几次试用后,受教育部委托,于1957年11月正式在高等教育出版社出版。《结晶化学》是我国学者自己编写的第一批高等学校新教材。1958年,唐有祺又在化学系开设了“物质结构”课,主要讲授分子结构和化学键本质,以及量子力学基础和研究分子结构的方法和原理,依然是自己编写讲义。(待续)

专题链接:庆祝唐有祺先生百岁华诞




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