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稀土人生 鞠躬盡“萃”

2018-07-18 11:29李艷鳴
華人時刊 2018年5期
關鍵詞:稀土

李艷鳴

“如果把科學家分為幾類,有舉重若輕的,有舉輕若重的,那么我都不是,我屬于‘舉重若重的一類人?!毙旃鈶椧簧鷵磹鄣闹挥袃杉隆虝涂蒲?,而這兩件事都與“稀土”有關。

他是化學家,讓中國從稀土資源大國變成生產應用大國,由此掀起“中國沖擊”,奇跡般改寫了國際稀土產業格局;他也是當之無愧的教育家,他撰寫的教材哺育了中國幾代化學工作者,僅在北京大學培養出的學生中就涌現了3名院士、3名長江學者特聘教授。

稀土界的“袁隆平”

鄧小平同志曾說:“中東有石油,中國有稀土,中國的稀土資源占世界已知儲量的80%,其地位可與中東的石油相比,具有極其重要的戰略意義,一定要把稀土的事情辦好,把我國的稀土優勢發揮出來?!币驀倚枰?,徐光憲多次變更研究方向,先后致力于量子化學、放射化學、配位化學和萃取化學等方面的研究,并在這些方面都有所成就,但令他登頂的事業巔峰,還屬由他締造的“稀土王國”。

“稀土包含17種元素,其中有15種叫鑭系元素,在元素周期表這個位置?!毙旃鈶棇ν庑腥私忉屜⊥潦鞘裁?,會隨手指出他們在元素周期表中的位置,“比如我們在石油煉制時,希望汽油產出多一些,就要用到稀土的催化劑,可以使生產的汽油產率變大。手機、計算機,包括激光通訊,都要用到稀土?!?/p>

從1787年開始,稀土逐漸被人們發現并利用,由于有特殊光電磁和催化功能,只需一點就能化腐朽為神奇,稀土成為發展電子、航天等高新科技不可或缺的原材料,被人們稱為“工業的維生素”。它在軍事方面的重要用途更是不言而喻。

1972年,北大化學系接到緊急任務———分離稀土元素中性質最相近的“孿生兄弟”鐠和釹,而且純度要求很高。徐光憲和同事們接下了這項任務。

20世紀70年代的中國稀土業正處于起步階段,對外只出口稀土精礦和混合稀土。當時世界最大的稀土廠是法國的羅地亞公司,中國曾經考慮過買他們的技術,但他們要價很高,并要求中國的稀土產品只能賣給羅地亞公司,由他們在全世界銷售?!拔覀円约貉芯块_發,而且要比他們做得更好,給國家爭口氣!”然而,要萃取分離鐠、釹是國內外都沒有解決的難題。15種鑭系元素猶如15個孿生兄弟,化學性質幾乎一致,要將它們一一分離十分困難,而鐠、釹的分離更是難中之難。

當時,國際上稀土分離的主流是離子交換法和分級結晶法。兩種方法在過程上不連續,成本很高,提煉出的稀土元素純度也較低,不能適應大規模的工業生產。徐光憲思索再三,決定還是采用自己曾經研究過多年的萃取法來完成這項艱巨的任務。

“萃取法”是在煤油中加入萃取劑,通過搖晃震蕩的方法將其一次次分離,最終得到純度大于99.9%的鐠和釹分離產品。當然,這個設想在實施前還只能說是一次嘗試,因為在他之前,還沒有人將萃取法真正運用到分離稀土元素的實際生產過程中去,很多人都不相信萃取法能夠適用于實際工業生產。這不僅是因為當時萃取化學這一學科分支尚未成熟,而且也因稀土元素本身的特性決定,要想在17種元素中提純任何一種,都是極大的挑戰。徐光憲估算,這個試驗要花去很長時間,要經過小試、中試,最后才能投入實際生產。

一般萃取體系的鐠釹分離系數只能達到1.4~1.5。徐光憲卻通過改進稀土萃取分離工藝,出色地完成了這項緊急軍工任務,而且使鐠、釹分離系數打破了當時的世界紀錄。

此后,徐光憲開始尋求新的辦法,試圖在理論上確定萃取劑、料液和洗滌劑的流量比例及萃取段和洗滌段的級數等工藝參數。經過試驗,他發現在幾百級萃取槽中,萃取段和洗滌段兩相的金屬離子總濃度比是一個常數。這就是他發現的“恒定混合萃取比規律”。

在這一規律的基礎上,徐光憲建立了“串級萃取理論”,帶領團隊共同創建了“一步放大法”,革除了“搖漏斗”的小試和中試、擴大試驗等國內外傳統的新工藝研究開發的流程,并在上海躍龍化工廠試驗成功。

當徐光憲獨辟蹊徑地用萃取法攻克了國際稀土分離的難題后,一排排看似貌不驚人的萃取槽像流水線一樣連接起來,一端放入原料,流水線的另一端就會源源不斷地輸出各種高純度的稀土元素。很快,徐光憲改進后的串級萃取方法被中國大江南北的稀土生產企業掌握。

“我們的科研經費是國家給的,科研成果能在國營廠里應用,我們就很高興,根本沒有想到要知識產權、專利費等”,徐光憲帶領大家去推廣,先后到上海躍龍廠、珠江冶煉廠、包頭稀土廠三大國營大廠辦學習班。因為技術先進且成本低,地方企業、私營廠也想分一杯羹,他們高薪從國營廠“挖”走工程師、技術人員,十多個稀土廠相繼成立。

中國工廠可以以無法想象的成本生產高純度單一稀土產品。20世紀90年代初,我國擁有了“稀土原礦———粗加工產品———高純度單一稀土———稀土應用產品”完整的產業鏈條,基本壟斷了國際稀土市場。中國價格就是世界價格。

然而,事情總有兩面性。當全國稀土年產高達12萬~15萬噸時,超出全世界每年10萬噸的需求量,造成供大于求,稀土價格一落千丈。國外大量購買中國廉價的高質量單一稀土,坐享中國科技進步帶來的果實,而中國稀土工廠的利潤卻很低。1995~2005年,中國每年因出口稀土造成幾億美元白白流失。最關鍵的是,如果稀土這種不可再生的寶貴資源用完,子孫后代將無法享用。

徐光憲為此痛心不已,“我就拼命呼吁,希望成立像OPEC那樣的行業協會,自覺控制產量,提升價格”“我建議限制在10萬噸以下,但是辦不成功”。多次的呼吁卻并沒有得到一致的意見,于是就有了徐光憲和其他科學家給溫家寶總理寫信一事。

2006年6月19日,徐光憲將批示的進展再度報告溫家寶總理。一周內便得到溫家寶總理的再次批示:“請培炎同志閱轉發改委研究,發改委可邀請徐光憲同志談一次?!?/p>

在溫家寶總理批示后,國土資源部從2007年起實施限產計劃,限制中國稀土礦開采,從原來的12萬噸減少到8萬噸,小于全世界的需求量10萬噸。日本得知消息后,拼命收購稀土,稀土價格在2006年開始回升,最高價格達到2005年的3倍。

整整30年,徐光憲創立并不斷改進的稀土“串級萃取理論”及其工藝,令高純度稀土產品的生產成本下降了四分之三,使如今中國生產的單一高純度稀土產品占世界產量的九成以上,每年為國家增收數億元,國際稀土界紛紛驚呼“China Impact(中國沖擊)”。為此,徐光憲又被譽為“稀土界的袁隆平”。

執教北大 碩果累累

1951年,北京大學紅樓前的老槐樹郁郁蔥蔥。

經哥倫比亞大學的好友唐敖慶(后任吉林大學校長,有“中國量子化學之父”之稱)介紹,徐光憲和高小霞雙雙到北大化學系執教,這一教就是半個多世紀。

“那時,人心很團結,能在工作中體會到共同的樂趣?!北M管國內的科研條件與美國相比可謂天壤之別,但大家的工作熱情很高。

應曾昭掄的要求,徐光憲開授了“物理化學”“核物理導論”等課程。物理化學在化學系中被認為是最重要的基礎理論課,這門課程的好壞,甚至一定程度上決定化學系畢業生今后獨立工作的能力。接到任務后,徐光憲用不到兩個多月的時間備課寫講義,又借鑒在哥倫比亞大學當物理化學助教的經驗開展教學。徐光憲主張大學化學教學要“授人以漁”,方法比知識更重要。他要求學生要把學到的知識納入自己頭腦中的化學知識框架,經過消化、吸收、分析、整理,變成自己的東西。他講課思路清楚,邏輯性強,深入淺出,易學易懂,學生反饋很好。他后來提道:“開好物理化學課是我在北大克服的第一道難關?!?/p>

在當時那個年代,中國各類科學人才極度匱乏,徐光憲為新中國培養了第一批放射化學人才?!跋壬虒W幾十年,從未遲到過一分鐘?!薄跋壬綍r很平易近人,使我們這些比較接近他的人,敢于提出自己的意見,而且所提的合理意見,先生一定采納?!薄拔乙驗椴〖倏酃べY,又需要自費買藥,先生拿來他的工資,給我治病?!薄跋壬凇幕蟾锩小陨黼y保,卻在學生上臺挨批時挺身而出,向造反派力?!麄兘^不是特務?!边@是學生們眼中的“徐先生”,各自感受不同,但卻又出奇地一致敬重他。

1989年除夕,徐光憲的學生黎健和妻子無法回老家過年,在北大西北角的一間小屋里,小兩口兒望著年僅1歲卻患腦癱的孩子,在悲苦和無奈中熬過了一個通宵,也沒有吃年夜飯。初一大清早,天還沒有大亮,黎健突然聽見樓道中有人喊他的名字。他匆匆披上衣服,打開門一看,發現老師徐光憲竟披著一身寒氣站在門口。原來,老師心里一直牽掛著他們小兩口兒,趁早晨拜年的人還沒來,他讓老伴兒高小霞烹了燒雞和八寶飯放在保暖飯盒里,騎著自行車親自送到了黎健夫婦住的地方。在昏暗的樓道里,不知道黎健房門號的徐光憲只好一層樓一層樓地喊“黎健,黎健”,這才找到他們家。徐光憲臨走時還從兜里掏出400元錢塞給黎健。此時,夫婦倆的眼眶中早已噙滿了淚水。

他待學生親如子女、愛如家人,潛移默化地感染著周圍的人,通過自己的言行舉止向學生們闡釋著什么是“學為人師、行為世范”?!袄C取鴛鴦從君看,莫把金針度與人”,在科學界,也充滿了競爭,可徐光憲經常把自己行之有效的科學方法公開、毫無保留地介紹給大家。他總結出的“科學研究的創新思維和方法”“成功的十大要素”“科研創新十六法”等啟迪了眾多學子。

“善歌者使人繼其聲,善教者使人繼其志”,在北京大學執教50多年后,徐光憲說“感覺到幸?!钡氖牵罕贝笥幸慌斆髑趭^的好學生。如今,他的不少門生也已成為院士、長江學者或學科帶頭人。得意門生嚴純華,如今已經接過徐先生的接力棒,擔任北京大學稀土材料化學及應用國家重點實驗室主任、“973”計劃的項目首席科學家。他在串級萃取理論方面,不斷改進,提出了“聯動萃取”的新概念?!拔艺J為,一位有成就的教授的標志之一,就是培育出超過他本人的創新型人才?!毙旃鈶椪J為,嚴純華已經超越了自己,對此十分滿意,并稱這是自己的心愿。嚴純華評價恩師:“科學家中有兩種人:一種是‘工匠,還有一種是‘大師。前者的目光局限在具體的研究中,而后者則研究科學的哲學層面,徐先生已經達到了后者的境界?!?/p>

收獲幸福人生

徐光憲與妻子高小霞兩人之間有著傳奇的“十同”故事:1940年一同進入上海交通大學化學系,成為同學;1951年一同從美國回來參加祖國建設;1964年一同當選為第三屆全國人大代表;1968年一同去江西“五七干?!?;1971年一同回北京大學繼續任教;1978年一同當選為第五屆全國政協委員和連任第六、第七屆全國政協委員;1980年一同當選為中科院學部委員(現稱院士);1981年一同被批準為全國首批博士生導師,并擔任國務院學位委員會理科評審組成員;1989年一同赴澳大利亞參加第三屆亞洲太平洋化學大會;1992年一同被邀請去香港講學,同時獲得國家自然科學獎。

高小霞心靈手巧,又受到過嚴格的實驗訓練,動手能力很強。在幾十年的教學科研中,她經常根據實驗需要自己組裝儀器設備。徐光憲回憶起自己當時轉換科研方向,對高小霞肯定有加:“記得劉若莊教授曾說佩服我能快速轉變科研方向,但他不知道我得益于高小霞的啟發和幫助?!?/p>

最開始,徐光憲主修量子化學,1952年院系調整后,徐光憲的任務要改變,不僅要指導量子化學的研究生,還要指導本科生的畢業論文。為了開展相應的實驗研究,他從高小霞那里學到怎么用k式電位計組裝極譜儀等各種儀器。用這些儀器研究溶液絡合物,徐光憲又有了收獲,他發現通常認為沒有絡合作用的堿金屬和堿土金屬也有絡合作用。在他的啟發下,同事吳瑾光開創了溶液堿金屬配位化學的新方向,給30年后研究鉀離子和鈉離子在生物膜中的通道打開了一扇門。

徐光憲說:“如果沒有高小霞的幫助,我要從理論研究轉向實驗研究,恐怕很不容易?!笨筛咝∠颊f:“我們倆是同行,在家里也經常探討學術問題。他的基礎好,我有些問題還要向他請教,我讓他幫我查資料,他總是很高興地答應。他說我的字寫得好,讓我幫他抄點什么,我也很樂意?!彼€說道:“雖然自己記性好,不像他那樣總是隨時做筆記,可是,真要一些確切的材料時,還得找他才有?!?/p>

徐光憲既體貼又細心,日常生活的點點滴滴在高小霞心里留下深深的印記?!八苡哪?,我有時想問題太專心了,他就會問我‘你在那里發什么傻呀?年輕時,我經常工作到午夜,現在年紀大了,有時工作到11點還不休息,他就會提醒我:‘哎,黃牌警告啦?!毙旃鈶棌男∠矚g下圍棋,高小霞有時間的時候會陪他下上一局。兩人出去散步的時候,高小霞坐在輪椅上,徐光憲推著。

“能夠跟他在一塊兒我很幸福?!备咝∠颊f。

“我一生中最滿意、最幸福的事就是和高小霞相濡以沫度過了52年,就是無論在什么時候,我都能牽著她的手,一起為了共同的理想奮斗,不舍不棄。最大的遺憾是沒有照顧好她,讓她先我而去?!闭f這句話的時候,高小霞已因病去世,那是1998年9月9日。她的離去曾讓徐光憲傷痛欲絕。

徐光憲的一生還與一位摯友唐敖慶結下了不解之緣。

“認識唐敖慶是我人生中很大的機遇”,不僅是因為在哥倫比亞大學唐敖慶給了自己很多幫助,回國工作也是他幫助推薦的,而且在學術、思想甚至政治方向上,他都對自己影響至深。

“學校新開‘物質結構課,沒教材,教育部指定了4個人編寫———唐敖慶、吳征鎧、盧嘉錫,還有我。那時,同行們都管他們3個叫‘糖葫蘆(諧音),所以我也常常說,我最好的朋友就是這串‘糖葫蘆?!毙旃鈶椕看蜗肫鸲既炭〔唤?。4個好朋友暑假“隱居”青島,從山東大學圖書館借了一大堆書,夜以繼日,每人每天寫1萬余字。結果一碰頭,總字數超過了100萬,卻才寫完原計劃的一半?!敖逃空f,你們人多智慧多,教材裝不下,這本只能作為參考書了。那時我講物質結構已經5年了,有講義,所以后來就把我的講義整理修訂,作為教材出版了?!边@本“講義”,就是至今在學界仍享有盛譽的《物質結構》。它于1988年獲“全國優秀教材特等獎”,是半個世紀以來,在化學一級學科領域獲此殊榮的唯一教材,發行20余萬冊,在全國沿用了近14個世紀,影響了幾代“化學人”。

“一德立而百善從之”,徐光憲用親身經驗來教導學生,以自己的行為潛移默化地影響身邊的人。對自己的生活卻要求很低,他一生簡樸,衣柜里沒有幾件好衣服,袖口、領口常有磨損。到人民大會堂領獎時,徐光憲特意穿上了新衣服,這讓他的小女兒徐放大感意外。徐放說,頒獎前幾天,父親還曾為這幾件新衣與她慪氣。原來,從美國回來的她特意為父親添置了幾件新衣,“不過幾百元”,可徐光憲心疼她花錢,“別買了,這么貴”。

“所謂幸福,是有一顆感恩的心,一個健康的身體,一份稱心的工作,一個深愛你的愛人和孩子們,一幫可以信賴的朋友,一批聰明勤奮的好學生,獲得超越自己的好成就?!痹谕砟?,徐光憲談起自己對幸福的理解。這幾條標準,徐光憲的人生都達到了。

身為父親,徐光憲很少直接耳提面命地去給孩子們灌輸做人的大道理。因為除了吃飯睡覺等必要的時間,他幾乎所有的時間都在教學和研究,但是顧得了工作就顧不上照顧孩子。徐光憲和高小霞的孩子們從小“散養”長大:放學回家,父母都趴在桌上,各干各的,很少和女兒們聊聊天,很少管她們的事,她們也很少享受和父母一起玩游戲的快樂。

但父母又是孩子最好的老師,父母的言行早已潛移默化地映射到孩子身上。如今,4個女兒中有3個都在國外有各自的家庭和事業,生活幸福,為此徐光憲十分欣慰。

面對榮譽和稱贊,徐光憲很淡然:“要說工作成績,那是團隊集體努力的心血結晶,我只是其中的一分子而已。他們青出于藍而勝于藍,工作能力和成績大大超過了我,這點是我最大的欣慰和驕傲?!薄对娊洝飞险f:“樂只君子,邦家之光?!眹易罡呖茖W技術獎,不僅是他個人的最高榮譽,也讓祖國因為他而自豪。

中國科學院院士黃春輝說:“中國科學史上不能沒有徐光憲的名字,中國近代化學發展史上會有徐光憲的專頁。他的精神直接教育和鼓勵了我們整整一代人,并將成為我們民族的精神財富?!?/p>

2015年4月28日,95歲的徐光憲因病永遠離開了他所牽掛的祖國和稀土事業?!爸袊⊥林浮绷艚o世人的,是一顆躍動半生的赤子報國心和讓科學界深感幸福的事業。

(責編 邱淑群)

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