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“我一生的希望就是有一天中国翻身”──记我国胶体科学开山鼻祖傅鹰(上)

2020-06-20练德良

福建党史月刊 2020年5期
关键词:胶体化学科学

练德良

(作者系福建省传记文学学会副会长)

傅鹰

傅鹰,字肖鸿,福建闽侯人,生于1902年1月19日,是我国著名的物理化学家和化学教育家,中国胶体科学的主要奠基人,1955年当选为中国科学院学部委员。他一生致力于中国的科学和教育事业发展,为表面化学基础理论研究和培养化学人才作出了突出贡献。他倡导在高等院校里开展科学研究,创建了我国第一个胶体化学教研室并培养了第一批研究生。他襟怀坦荡,为人刚正不阿,是一位忠贞不渝的爱国者,党和人民的诤友,被誉为“爱国知识分子的一面旗帜”。

美国留不住的科学家

1928年,留学美国的傅鹰发布了自己的博士论文,这篇论文得到在场教授们的普遍好评。美国一家化学公司立即以优厚的待遇聘请他去工作,而他在和同在美国留学的女友张锦商量之后,毅然地谢绝了这份工作邀请。他们决心回到祖国去:“我们花了国家许多钱到外国留学,现在若是留下来为美国做事,对不起祖国。”1929年,傅鹰应东北大学之邀,先离美返国。当乘坐的轮船航行在太平洋上时,傅鹰填词一首,赠给彼时仍在美国伊利诺大学攻读有机化学博士学位的张锦,其中有一句是:“……待归来整理旧山河,同努力!”

傅鹰回国后先在东北大学任教,后又到北京协和医学院、青岛大学任教。日本发动侵略战争后,他又辗转到了重庆大学。1935年,学成归国的张锦与傅鹰结为伉俪,也来到重庆大学任教。在山城,他们夫妇相濡以沫,过着俭朴的生活。在悉心执教、刻苦研究之外,还以父母之心精心养育张锦的侄儿张存浩,张存浩后来也成为物理化学家,担任中国科学院学部委员、国家自然科学基金委员会主任等职。1939年起,傅鹰夫妇又先后到搬迁至福建长汀的厦门大学任教。1941年,傅鹰兼任了厦门大学教务长和理学院院长。

傅鹰在回国后的10多年里,深深体会到了国家贫弱和外强侵略的痛苦,目睹了在国民党腐败统治下民不聊生的惨状。他只能将自己的一腔热血倾注到试管和烧杯之中,把火热的青春贡献给化学教育事业,并寄希望于未来。厦门大学校长萨本栋很器重傅鹰的学识和为人,推荐他接任校长职务。与此同时,国民党CC系头目陈立夫也来到厦门大学,亲自劝说他加入国民党。傅鹰倔强地表示:“我宁可不当院长、校长,也绝不加入国民党!”并借口外出招生,对陈立夫避而不见。傅鹰敢于跟国民党顶牛的新闻,在文化教育界传为佳话。但是他也因此无法在厦门大学立足,只好于1944年又返回重庆。然而,他后来任职的重庆大学和重庆动力油脂厂都没有条件让他开展研究工作。为了让已经展开的科研工作能继续进行,1944年底,傅鹰夫妇不得不奔赴美国。傅鹰到密执安大学进行研究工作,张锦则应著名生物化学家杜芬友(1955年诺贝尔化学奖获得者)之邀到康奈尔大学任教。

在密执安大学,傅鹰再次和原来的导师、著名胶体科学家巴特尔教授合作进行表面化学的深度研究,接连发表了多篇很有价值的论文,在国际化学界引起了广泛的关注。

傅鹰无时无刻不在挂念身处苦难中的祖国和人民。赴美前,他曾对留在重庆的张存浩说:“国民党腐败到家了,看来中国的真正希望在延安。”1949年4月20日至21日,中国人民解放军炮击侵入长江的英国紫石英号军舰及周恩来向英国提出强烈抗议的消息一传到美国,傅鹰立即与在纽约州的张锦通了电话,双双决定尽快回到祖国去。傅鹰的导师巴特尔多次挽留他,甚至愿意让他继任研究中心主任的职务,但在傅鹰心中,为祖国尽力的夙愿高于一切,也感动了巴特尔。经过一年多的周旋和斗争,他们终于在1950年8月下旬获准离美,在旧金山登上了“威尔逊号”客轮,朝着新生的共和国进发。10月初,他们到达深圳,受到人民政府代表的热情迎接。傅鹰这位“美国两次都留不住的科学家”再次回到了自己的祖国。

表面化学研究的开拓者

傅鹰从青年时代起,就对我们祖先制造的陶器,发明的纸、墨,加工的面食等许多最早应用胶体的实例产生了浓厚的兴趣。胶体科学是研究物质在一定介质中经高度分散而成的分散体系和表(界)面现象的科学。虽说胶体的应用史几乎和人类文明史一样长久,但对它进行系统的理论研究却是进入20世纪以后才开始的。傅鹰正是在20世纪20年代初到美国留学时,加入到胶体和表面化学开拓性研究的行列之中的。在密执安大学研究院,他师从巴特尔教授,主攻表面现象和吸附作用,旁及多种胶体体系。他潜心研究,认真分析,勇于探索,取得了系统而有开创性的丰硕成果,受到国际学术界的重视和好评。他对吸附作用以及影响固体从溶液中吸附的多种因素进行的综合实验研究和具有指导意义的理论分析,已成为吸附理论的重要组成部分。

1929年,傅鹰发表了博士论文。他用硅胶自水溶液中吸附脂肪酸的实验证明:碳链越长的酸,吸附量越小,发现了同系物的吸附规律有时呈现出与著名的特劳贝规则完全相反的现象。特劳贝规则原是用来衡量有机直链同系物的水溶液表面活性大小的。1926年,被誉为胶体化学大师的富朗特里希根据自己研究吸附的结果,把特劳贝规则进一步描述成“自水溶液中吸附有机物时,吸附量随链长增加而有规律的增加。”富朗特里希把极其复杂的固体自溶液中的吸附作用简单化了,而傅鹰正是从体系的各个方面去探索吸附规律。之后,他又作了一系列的研究并指出:“预测吸附量时须同时考虑溶质、溶剂和吸附剂的性质以及三者之间的相互作用,千万不要教条。”

在巴特尔的指导下,傅鹰还进行了液体对固体润湿热的研究,并首次测定了4种不同的二元液体混合物对固体的润湿热。1929年发表的研究论文指出:润湿热是总表面能变化而不是自由表面能变化的量度,度量自由表面能变化的应是粘附张力。他又以充分的实验数据断定,不能完全依靠润湿热的大小作为判断固体对液体吸附程度的指标。另外,傅鹰还与巴特尔共同研究利用润湿热测定固体粉末比表面的热化学方法。在当时,这是一项首创性的研究成果,比著名的BET气体吸附法还要早8年。

以上这些研究成果得到同行很高的评价。魏萨尔1939年出版的《胶体化学》、亚当1939年出版的《表面的物理和化学》、布鲁诺1945年出版的《气体和蒸气的物理吸附》、凯西得1951年出版的《吸附和色谱》、亚当森1960年出版的《表面的物理化学》以及瓦尔德夫妇1983年出版的《胶体和界面化学》等专著均对这些研究成果进行了引用和介绍。

永不放弃、成就斐然的探索者

第一次回国期间,尽管条件极端困难,但傅鹰仍在许多领域内坚持进行了诸多有益的探索和研究,并且取得了不少成就。例如,他与在北京协和医学院任教授的福州同乡吴宪合作,研究了鸡蛋清蛋白溶液的表面化学性质,并在1930年共同发表的论文中指出:等电点时的表面张力最低。这在国际上是蛋白质界面化学方面最早的论文之一。

在进行基础研究的同时,傅鹰也非常注重实际应用方面的课题,寻找能尽快改变国家落后面貌的科技项目。在青岛大学工作期间,他指导勾福长进行活性炭制备和吸附作用的研究,并将其应用于工业生产。他曾针对我国拥有丰富桐油资源的现状,指导叶一帆开展了桐油聚合机理的研究。1943年他发表论文指出:桐油的聚合不需要氧气,在氢气或二氧化碳中的聚合速度和在空气中的一样。在厦门大学工作期间,傅鹰还直接指导蔡启瑞进行萃取方法的研究,并从理论上指出这种方法的适用限度。

1944年至1950年,傅鹰在第二次赴美期间,以自已所擅长的热力学为工具继续开展吸附作用的研究。其研究成果仍居当时国际同类研究的前列,被写入了各国的胶体和表面化学专著之中。

傅鹰指导研究生汉森研究了用石墨和炭黑从水溶液中吸附有机化合物的规律:吸附等温线是S型的,首次发现自溶液中的吸附和自气相中的吸附一样,吸附层也可以是多层的。因此,他们把BET气体多层吸附公式合理推广,应用于自溶液中的吸附。1959年美国奥尔和达勒瓦尔著《细颗粒测量》及1962年美国奥萨博著《表面化学》都引述了傅鹰的研究成果。傅鹰还进行了溶液吸附热力学的系列研究。例如:指导汉森通过对固液界面和气液界面吸附层的实验考察,提出了计算表面层活度系数的方法;指导杜贝进行硅胶自气相吸附脂肪胺动力学的研究,提出了一种测定多孔固体比表面的新方法。1962年,英国出版的《气体物理吸附》一书,专门列出一节对此作了详细的介绍。他指导托马斯研究了温度对溶液吸附的特殊效应,他们指出了一种在气相吸附中所未曾有的现象,即如果溶质的溶解度随温度升高而降低,故在浓度大时,由于溶解度下降而使吸附增加的效应可以大于因温度升高而使吸附减少的效应。这个新发现,后来被写入1956年出版的美国基普林所著《自非电解质溶液中的吸附》和其他表面化学专著之中。

化学研究“三部曲”的先行者

1950年8月傅鹰离美归国,10月到达北京。先后任北京大学、清华大学教授。他在不同场合,坦诚直率地发表过许多有胆识、有创建性的意见。如1955年9月,在《化学通报》第9期上发表的《高等学校的化学研究——一个三部曲》(下文简称《三部曲》)就集中反映了他对发展祖国科学和教育事业的赤诚之心和系统看法,同时也对国内高校的科研工作提出了许多宝贵意见。

《三部曲》的第一部是献给学校的领导人的。他实事求是地说:“我们的国家正在过渡时期,高等教育之发展,至少在广的方面一日千里,因此学校的领导人中做过科学研究的并不多,做过化学研究的就更少了。这也就是说,我们的领导人对于化学研究不是行家。”有感于此,他就“什么是研究、对待研究的态度和如何提倡研究”发表了“供领导参考”的看法,恳请领导“本着言者无罪的精神,以容忍的态度对待一个科学工作者的意见”。

傅鹰说:“科学研究是扩大科学领域的努力。它的目的是推广一门科学的理论及实用范围,它的一个必须的而不是充分的标准是有创造性。”他认为有些领导人一时“不明了化学研究是什么”的情况“在不久的将来自然会改正”,而对于把科学研究“当作一种时髦的东西而滥竽充数”的毛病,则应当“立时必须加以改正”。他呼吁领导为研究创造有利条件,消除一些影响研究开展的不合理的状况。他要求给研究者充足的时间、必要的设备和尽力消除影响其发挥积极性的顾虑,特别要把“不必要的会太多”“杂务太多”和“一般人不珍惜研究人员的时间”,看成是影响科学研究顺利开展的“三害”,应该除掉。他殷切希望领导者逐渐由外行变为内行,这样才能“针对研究者的心理”进行“有针对性的、中肯的严正批评,而不是扣帽子”。

在《三部曲》的第二部中,傅鹰指出:“学校当局创造了有利条件之后,研究之能否顺利地展开,首先要看导师们对待研究的态度。”他说:“我们每一个人全应当体会,时代已经变了。现时中国化学家的首要任务是帮助祖国发展工业和建立我们的化学,从前那一套应当铲除了。”他把“为科学而科学”的“脱离现实”的观点、“不顾一切企图将自己造成一个大师”的倾向、“甲向乙刺探,乙对甲保密”的“不合作”歪风和“轻实验重理论”的“本末倒置”的毛病,统统列入“必须纠正”之列,而且指出这些缺点“久矣夫,千百年来已非一日矣”,并主动从他们这一辈开始作检讨:“我们如此,我们的学生比我们还坏,因为他们受了‘学贯中西’的老师的熏陶。我们不应当怪学生,因为始作俑者是我们自己。”他呼吁教师们要“很勇敢地面对现实”,要有“统筹全局的思想”,要进行“相互间的合作和善意的关怀”,选择研究题目“首先要考虑国家建设中的需要,既要注重理论上大有发展前途的项目,也不应该忽略在经济价值上有更大发展的题目”。最后,他诚恳告诫作导师的人“要为学生指出明路,不要只为自己打算而将学生领到牛角尖或泥塘里去”。

傅鹰以师长的身份,把《三部曲》的第三部献给下一代。他充满挚爱、信任和希望,深情嘱咐学生:“你们应当认清你们的责任。我们的祖国能不能成为一个独立的、现代化的国家和我们的科学水平有极重要的关系,其中最重要的一种就是化学水平,而提高化学水平的责任主要是在你们的肩上。这不是恭维你们的话,因为你们是我的学生或学生的学生一辈的人,我若是对你们讲任何虚伪的恭维话,就失掉人民教师的身份了。……我们一生的最宝贵的光阴是在反动政府下混过去的,而你们正赶上光明的开始。时间和机会全是站在你们的方面。我们年青时也全有一番抱负和一些理想,现在我们将这些抱负和理想寄托在你们的身上。我们不能允许你们使我们失望,因为这也是全国人民的希望。”这段感人肺腑的衷曲,竟出自一位在旧中国生长又在国外漂泊多年,而仅在新中国生活了5年的科学家之口,它和党对青年的教导和期望是多么的一致!

傅鹰接着以和青年谈心的方式,指出青年们应当克服那些普遍存在的、影响研究开展的心理障碍。首先要求青年们打掉自卑感。他针对“许多青年将研究看得太高,认为自己的准备太差,应当再充实一下”的想法,告诉他们“解决准备问题的唯一方法就是边做边学,做到老,学到老”。其二,告诫青年教师不要“把教学与研究对立起来”。他根据自己和别人的经验指出“搞好研究是提高教学质量的捷径”,不做研究就只能教学生“达到似懂而不可能达到真懂的地步”。其三,应当信任和尊重老教师。他说:“有些青年认为这帮年长的教师们受的全是资本主义的教育,因此一错百错,全无是处。这种看法是不对的。”又说:“一个人民的科学家与一个资本家的科学家不同之点只看他愿意为谁服务,至于研究化学的方法是万国同风的。”他坦诚嘱咐学生们“不要在与导师之间树立起一段高墙”。同时,他苦口婆心地教育青年,不要“好高骛远”,“要从大处着眼,小处入手”;不要只“强调兴趣”,“应当将我们的兴趣和祖国的需要结合起来”;不要“偏重理论,轻视实验”,既要看到“没有理论推动实验,化学就不能进步”,也要注意“以计算代替实验,是死路一条”。最后他要青年们记住:“研究是严肃的事不是赶时髦的事;研究是愉快的事不是轻松的事。世界上还有比建立祖国的工业和科学的事业更严肃更愉快的吗?”这正是他一生孜孜以求的抱负和理想,也是他对青年学生和教师寄托的无限希望。

《三部曲》是傅鹰回到新中国以后,根据在高等学校辛勤工作的亲身感受写成的,同时也是他在参加了一系列的政治运动、经历了经济恢复的过渡时期后,为迎接科学事业的大发展,以一个科学工作者的事业心和责任感,倾诉的报国之声。这不仅表现出他在科学研究上的真知灼见,更表现出他作为一个科学家敢于直面现实的勇气与力量。

傅鹰的三部曲,在当时的化学界,乃至整个科技、教育界引起了巨大的震动,他的心声也得到了党和国家领导人的理解与尊重。当时北京市委主要领导在《三部曲》发表后,特邀傅鹰夫妇到家中做客并告诉他们,毛主席和周总理都看了《三部曲》,并转达了毛主席的亲切关怀。傅鹰夫妇深受感动。之后,傅鹰参加了周总理亲自主持的“1956-1967十二年科技发展规划”和“1963-1972科技发展十年规划”的制定工作。在此期间,他对祖国科学技术发展的意见和建议得到了组织的重视与采纳。

新中国胶体科学的奠基人

傅鹰在上世纪50年代初回国时,就已是享誉国内外的表面与胶体科学家,其科研成果得到学界的一致认可,但他并没有止步于已有的成就和地位,而是坚定地把“帮助祖国发展工业和科学作为严肃的首要任务”。他直率地指出:“我们的科学是非常落后的,落后到和我们国家的地位丝毫不相称的地步,处处是空白点。我们每一个人都有尽我们的力量来帮助消灭这些空白点的责任。”为此,他下定“不怕沾污双手和搅痛脑筋”的决心,要将自己的余生奉献给填补中国胶体科学空白这项工作。他上书自己所在学校及教育部门领导,以充分的事实和理由,申明:“胶体科学是利国利民的科学,建议在我国发展这一学科,使之既能为工农业生产服务,又能迅速赶超世界先进水平。”他的意见很快得到领导的批准。1954年,北京大学建立起我国第一个胶体化学教研室和胶体化学专业,傅鹰担任主任一职。

傅鹰带领物理化学专业的几位青年教师,首先集中精力抓教学工作。他通宵达旦地编写了教学亟需的《胶体科学》讲义,并亲自为教师上课,指导建设实验室,培养既严谨笃实又注意勤俭节约的好学风。傅鹰认为,“在一个正在进行工业化的伟大国家中,胶体科学一定会起重要作用”,因此他急切提醒人们,“在这门科学中的高分子、乳状液、凝胶、气胶、胶状电解质、电动现象……部门之中,我们究竟有多少人才?而这些人才哪一种不是在工业建设中所急迫需要的?作为高等学校的教师,我们的神圣任务就是培养这些人才”。于是他提出先招收研究生,让他们边学边干,和原有教师组成骨干队伍,然后再大量培养本科生。建室当年,他与苏联驻校专家组长、列宁格勒大学化学系主任诺沃德拉诺夫一起,一次就招收了13名研究生(随即诺沃德拉诺夫离校,他一人承担了全部研究生的培养任务),同时还指导了一定数量的进修教师,之后又招收了一批本科生。从1957年起至1959年,随着学生们相继毕业走出校门,新生的胶体化学又在山东大学、南京大学、复旦大学、华东师范大学等重点高等学校和一些科研单位生根、开花、结果,成为我国化学科学和教育领域一个重要的组成部分。

傅鹰是最早主张把高等学校办成教学和科研两个中心的学者之一。他毫不客气地批评那种认为“研究是科学院的事,学校只管教学就够了”的“很流行的意见”。他在呼吁学校领导重视和提倡科学研究的同时,积极带领教师和研究生克服困难,认真开展多方位探索。作为造诣很深的学术带头人,他面对国家建设的现实情况,提出很多很有见地的观点和具体设想。他说:“现时我们能够指导化学研究的人,可以指数,而空白点如此之多,倘若我们不肯牺牲一些学术上的地位,将面铺得广一点,指导学生做些不是我们非常内行却也不十分生疏的研究,我国化学之发展就慢得多。”为此,他一方面继续在他擅长的表面化学领域,指导部分教师和研究生研究不同的吸附模型和热力学,深入探讨吸附质、吸附剂和溶剂复杂的相互作用;另一方面,又组织力量开展国内尚属空白的许多胶体体系的研究,如高分子溶液的物理化学、缔合胶体的物理化学、分散体的流变学、乳状液与泡沫的稳定性、水面不溶物膜等。由于傅鹰重视理论联系实际,崇尚埋头苦干,科研工作在短短的三五年内就取得了丰硕的成果,他所指导的杨孔章、秦关林、鲁子贤等13位研究生所完成的聚电质的加溶作用、铜矿浮选电动现象与应用、非电解质溶液吸附、泥浆流变性、离子交换理论与方法、活性炭孔结构与吸附关系、脂肪醇的泡沫性能、蒙脱土的润湿与吸附等学术论文,都是具有较高理论水平和实用价值的开创性研究成果,为后来的学科发展打下了坚实的基础,建立了可靠的实验基地。当年那些跟随傅鹰共同为新中国胶体科学事业奋斗的研究生、年轻教师如今都已成为我国科技、教育战线上的专家、教授和学术带头人。

傅鹰一贯强调协作的重要性。他说:“我们的化学家太少而任务又如此之多,所以合作是很重要的。”在校内,他提倡开展系内、系间的合作研究;在校外,他受聘于中国科学院化学研究所、化学物理研究所等单位,兼任研究员和学术委员,致力于密切高校和科研单位间的联系工作。1957年,他为了探索化学在生命科学中的作用,和植物学家汤佩松合作,开展了生命起源课题的研究。他们用火花放电法首次由简单的无机物H2S合成了含硫氨基酸,证实了他们提出的“在地球原始状态下的还原气体中,作为蛋白质和酶或辅酶中一个重要成分的含硫氨基酸,可以不借助任何生物的参与,由火花放电的辐射能直接产生”的看法(《科学纪录》,1959年第3期,第150页)。这是从化学角度研究生命起源的先驱工作之一。

(未完待续)

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