課堂提問的學(xué)生，助我得諾獎

加州理工學(xué)院的Noyes化學(xué)樓掩映在青蔥茂密的樹叢間。一樓的走廊總是靜悄悄的，顯得古樸而又深邃，有如這里深厚的科研積淀一般。其中兩間相鄰的辦公室，它們的主人一位是1992年的諾貝爾獎得主Rudolph Marcus，另一位是1999年的諾貝爾獎得主Ahmed Zewail。我按約定時間踏進(jìn)前者的辦公室時，看到的是兩邊高大的書架上擺滿整齊精致的書籍，一位桌前白發(fā)蒼蒼的老者，手中仍攥著正在做數(shù)學(xué)推演的鉛筆，因為年邁他的一只眼睛似乎都難以睜開，但仍對著我慈祥地微笑。他就是我的采訪對象——因“對化學(xué)系統(tǒng)中電子轉(zhuǎn)移理論的貢獻(xiàn)”被授予1992年諾貝爾化學(xué)獎的Rudolph Marcus教授。

李露：我知道您出生于1923年，您一定見證了諸如美國經(jīng)濟(jì)大蕭條和二戰(zhàn)這樣的重大歷史事件，它們對您有什么影響？

Rudolph：對。那是個特殊的時代，那些歷史事件確實影響了我的生活。我出生在一個溫暖的家庭中，是家中唯一的孩子。我的父親是一位半專業(yè)的運(yùn)動員，母親會彈鋼琴，唱歌也十分動聽。我的童年十分普通，沒有特別之處，但在美國的經(jīng)濟(jì)大蕭條時期，我的父親失業(yè)了，一年半都未能找到工作，因此我們一家從美國底特律搬到加拿大蒙特利爾。我們有許多親戚在加拿大，我父親在那里找到工作的可能性更大。

李露：在加拿大時，您去了當(dāng)?shù)刈詈玫拇髮W(xué)，麥吉爾大學(xué)（McGill University）？

Rudolph：對。當(dāng)時我住在蒙特利爾，如果在麥吉爾大學(xué)上學(xué)，我可以吃住在家里，這樣開銷就會很小。即便如此，上完大學(xué)的第一個學(xué)期我都不知道能否繼續(xù)學(xué)業(yè)，因為對于當(dāng)時我們的家庭而言，上大學(xué)的成本太高了。幸運(yùn)的是，在那個特殊的歷史時期，因為戰(zhàn)爭，為了鼓勵和支持主修科學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，并盡快地培養(yǎng)科學(xué)家，加拿大政府給予我們獎學(xué)金。我因此能夠繼續(xù)念完大學(xué)。如果沒有那筆獎學(xué)金，或許我的人生會完全不同吧。其實，當(dāng)時我有叔叔當(dāng)醫(yī)生，但我不愿意借錢。

李露：我知道您是猶太裔，而在當(dāng)時的加拿大，猶太學(xué)生似乎并不能受到與其他人平等的教育，您能談一談?wù)鎸嵉那闆r嗎？

Rudolph：當(dāng)然可以。我記得當(dāng)時流傳這樣一種說法：如果你想被大學(xué)錄取，你的成績必須比非猶太學(xué)生優(yōu)秀很多才行。確實，那時對不同的種族有不同的錄取標(biāo)準(zhǔn)。因此，被錄取的猶太學(xué)生都是相當(dāng)優(yōu)秀的。有一位當(dāng)時和我一起學(xué)習(xí)的同學(xué)至今令我記憶猶新，他主修數(shù)學(xué)和物理，我修化學(xué)，但是我們倆會一起上一些高年級的課程。他在數(shù)學(xué)方面的天分很早就表現(xiàn)出來了，后來成為一位聲譽(yù)卓著的數(shù)學(xué)家，贏得幾乎可以想到的所有頂級的數(shù)學(xué)類獎項，他就是Louis Nirenberg（加拿大美國籍著名數(shù)學(xué)家，在線性和非線性偏微分方程以及幾何學(xué)上都有重要貢獻(xiàn)）。猶太人在諸如科研創(chuàng)造方面等領(lǐng)域的杰出人才比例確實高一些。

李露：根據(jù)您所說的，確實有一些不平等的地方，但我認(rèn)為一個公平的體系對于科學(xué)家的培養(yǎng)是很重要的。

Rudolph：是的。現(xiàn)在已經(jīng)好了很多。拿猶太裔來說，目前許多地方都有猶太人身居高位，如麥吉爾大學(xué)誕生過一兩個猶太校長了，哈佛和其他的地方也是。

李露：看了關(guān)于您的報道，我了解到您也有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底。

Rudolph：我們得把這個“很強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底”放在正確的環(huán)境看（笑）：對于化學(xué)家來說是的。在麥吉爾大學(xué)，我比任何其他學(xué)化學(xué)的學(xué)生所上的數(shù)學(xué)課都要多。1943年我從麥吉爾大學(xué)本科畢業(yè)，1946年從麥吉爾大學(xué)拿到博士學(xué)位。1960年，在Courant Institute of Mathematics（隸屬紐約大學(xué)的一個很強(qiáng)的數(shù)學(xué)研究機(jī)構(gòu)）短期訪問時，我更深入地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。與那個時代的化學(xué)家相比，我確實有比較強(qiáng)的數(shù)學(xué)背景。

李露：令我好奇的是，那您為什么大學(xué)不主修數(shù)學(xué)而是選了化學(xué)呢？

Rudolph：哈哈，這說起來是個很長的故事。當(dāng)時我們只能修數(shù)學(xué)和物理的聯(lián)合項目，不能單獨修數(shù)學(xué)。但在高中，我不是特別喜歡物理。我還記得我對滑輪相關(guān)的力學(xué)題目不感興趣。上了大學(xué)，第一節(jié)物理課就讓我覺得不是很興奮，只在后來學(xué)到電磁場時才發(fā)現(xiàn)有趣多了。另一個原因是，我當(dāng)時在麥吉爾大學(xué)的導(dǎo)師暗示我，學(xué)物理也許不是猶太學(xué)生最好的選擇，受他的影響我也沒有學(xué)物理。

李露：除了化學(xué)和數(shù)學(xué)，您還發(fā)現(xiàn)其他您感興趣的學(xué)科嗎？

Rudolph：我熱愛歷史，非常熱愛。我閱讀了很多不同時期的人類歷史，如果我沒有當(dāng)一位科學(xué)工作者，我很可能進(jìn)入歷史研究的領(lǐng)域。

李露：您覺得歷史學(xué)和化學(xué)有什么相同之處嗎？

Rudolph：歷史本身具備美妙的結(jié)構(gòu)性，就好像科學(xué)中的結(jié)構(gòu)性一般。在加拿大時，我學(xué)習(xí)了諾曼人征服英格蘭之后不同時期的國王和皇后的歷史，閱讀了盎格魯撒克遜時期以及之前的歷史。我閱讀了很多西方歷史，如歐洲歷史和美洲歷史，亞洲歷史讀得較少，但我仍然很喜歡它。

李露：您覺得學(xué)習(xí)歷史或了解人文科學(xué)對于成為一名優(yōu)秀的科學(xué)家有很大幫助嗎？

Rudolph：我不清楚對于一個特定的科學(xué)家來說，那樣的幫助有多大，但我覺得人文科學(xué)的影響應(yīng)該是潛移默化、貫穿一生的。我不確定它是否真的實質(zhì)性地幫助了科學(xué)家的科研事業(yè)，但它確實給一個人更廣闊的視野。拿歷史來說，它讓我知道到了一個了解過去，并把它和未來連接起來的有趣的方法。

李露：在您學(xué)習(xí)的業(yè)余，您喜歡諸如羽毛球、滑雪或是騎自行車這些當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的運(yùn)動項目嗎？

Rudolph：挺喜歡的。在加拿大上高中的時候，許多人都會打羽毛球或是棒球。我不擅長棒球，但我爸爸非常擅長，他在體育方面像一位運(yùn)動員一樣出色。也許我并沒有遺傳到他的運(yùn)動基因吧（笑）。我后來喜歡上了打網(wǎng)球。

李露：結(jié)束了在麥吉爾的研究生學(xué)習(xí)，您去了美國當(dāng)博士后，是因為您覺得當(dāng)時美國相關(guān)領(lǐng)域更為成熟嗎？

Rudolph：我能感覺到美國整個教育體系比加拿大更為先進(jìn)，這是我申請去美國做博士后的原因之一。另一個重要原因是，在我博士期間做了很多化學(xué)實驗后，我發(fā)現(xiàn)我錯過了許多理論知識，我想轉(zhuǎn)做理論化學(xué)。當(dāng)時加拿大沒有理論化學(xué)家，所以我只能申請去美國或英國深造。這兩個國家在當(dāng)時有不少做理論的化學(xué)家。今天，加拿大也有一些做理論的化學(xué)家了。

李露：對于為您帶來諾貝爾獎的電子轉(zhuǎn)移理論的研究，您是在博士期間就開始了嗎？

Rudolph：不。我對電子轉(zhuǎn)移的研究有相當(dāng)成分源于運(yùn)氣（笑）。我當(dāng)時關(guān)注的是與電子轉(zhuǎn)移幾乎沒什么關(guān)系的科研問題——聚電解質(zhì)。聚電解質(zhì)是帶有固定電荷的長鏈高分子，它們在極性溶劑中可以電離，我當(dāng)時研究它的電子相互作用的問題。

在布魯克林理工學(xué)院（Brooklyn Poly，現(xiàn)紐約大學(xué)理工學(xué)院）做研究時，一個學(xué)生在我所教的課堂上提出了一個問題：能否把統(tǒng)計力學(xué)的一些模型應(yīng)用到聚電解質(zhì)方面。這次提問讓我對整個聚電解質(zhì)產(chǎn)生了濃厚的興趣。這與電子轉(zhuǎn)移的研究沒有直接關(guān)系，但我從更深層的角度理解了靜電學(xué)，遠(yuǎn)比我大學(xué)二年級所修的靜電學(xué)更深入。我為自己建立起一個很強(qiáng)的靜電學(xué)背景，特別是極化方面的知識。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移的研究問題出現(xiàn)在我面前時，我立即意識到它的本質(zhì)是一個非平衡極化問題。我利用我學(xué)過的平衡極化方面的理論產(chǎn)生了一些非平衡電子極化的方程。這些方程和電子轉(zhuǎn)移方面的研究息息相關(guān)。當(dāng)時物理學(xué)界的極化子理論（在半導(dǎo)體中運(yùn)動的電子會“拖拽”自己的極性）也讓我受益匪淺。有了這些背景，在研究電子轉(zhuǎn)移問題時，當(dāng)我看到一篇講Libby's theory（William Frank Libby因?qū)Ψ派湫蕴紲y年方法的貢獻(xiàn)獲得1960年諾貝爾獎）的論文時，我發(fā)現(xiàn)了那個理論的一些錯誤。他在Frank-Condon理論方面是正確的，但他違反了能量守恒定律的形式。之后的整個研究過程非?？?。不包括之前對于聚電解質(zhì)、極化等知識背景的建立，電子轉(zhuǎn)移問題也許是我耗時最少的科研問題了。僅僅花了一個月，我就得到了答案。我也曾在其他許多科研問題上花了許多時間，但有時并不成功。

李露：得到電子轉(zhuǎn)移研究的結(jié)果后，您于1956年發(fā)表了您的科研成果。

Rudolph：對。整個研究過程從1956年一直到1965年，這個時段也是諾貝爾委員會定義的整個電子轉(zhuǎn)移理論的研究階段。但是基本的方程在1956年的論文里就可以看到了。

李露：那篇論文影響深遠(yuǎn)，我看報道說Libby后來告訴了Condon您的成果，Condon非常認(rèn)同您的成果。

Rudolph：對。那篇論文被廣泛接收了。

李露：1965年之后，您的科研方向是什么呢？

Rudolph：我進(jìn)入了非線性力學(xué)對于化學(xué)過程影響的研究。我從事關(guān)于碰撞問題、特征值理論的半經(jīng)典理論的研究。半經(jīng)典理論橋接了牛頓經(jīng)典力學(xué)和薛定諤量子力學(xué)。1970年代有很多這方面的科研發(fā)展，我在其中也投入了很多精力。我又把電子轉(zhuǎn)移放在了很多不同的研究環(huán)境下，如1960～1965年間的穿過液態(tài)-液態(tài)膜的電極的環(huán)境。后來我又對平流層臭氧形成的同位素效應(yīng)進(jìn)行探索，并提出了一套理論。我還從事了熒光量子點方面的研究，以及在水-有機(jī)界面上有機(jī)反應(yīng)的催化物的研究……我覺得這些問題非常新鮮，很多人會感興趣的。總體來說，我研究許多不同的問題。

李露：其中有一些是您對于電子轉(zhuǎn)移理論的拓展，有一些是與此完全無關(guān)的問題吧？

Rudolph：對。比如臭氧方面的工作、對于水和有機(jī)物界面有機(jī)反應(yīng)催化劑的研究。我也花費(fèi)了許多時間拓展我在1951～1952年左右所做的RRKM的理論。那也是教科書中的標(biāo)準(zhǔn)理論了?？偠灾?，我確實把電子轉(zhuǎn)移理論向各個方向拓展?，F(xiàn)在我在研究一些半導(dǎo)體、顆粒結(jié)合和太陽能轉(zhuǎn)化的問題。

李露：半導(dǎo)體方面的研究聽起來更偏工業(yè)界，更偏應(yīng)用，電子轉(zhuǎn)移問題的研究更為基礎(chǔ)。您怎么看待這兩類研究？

Rudolph：我認(rèn)為這兩個領(lǐng)域都有很多人感興趣并投身其中。對我而言，我只要發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，就想要進(jìn)一步探索。我不屬于偏工業(yè)界的科學(xué)家，工業(yè)界有許多比我厲害的科學(xué)家。半導(dǎo)體方面有許多有趣的問題，如電子和空穴是如何結(jié)合的？逆反應(yīng)是如何發(fā)生的？逆反應(yīng)所產(chǎn)生的廢料往往不是人們所想要的，如何解決個問題？我熱愛基礎(chǔ)研究，一些主要的科學(xué)突破也來源于基礎(chǔ)研究。有時這些突破的誕生源于意外，有時僅僅來自一個循序漸進(jìn)的過程——科學(xué)家觀察不同的體系，不斷地改進(jìn)，得到更多的理解。但這種理解不一定要是最根本的理解。這兩種方式都產(chǎn)生過偉大的發(fā)現(xiàn)。

李露：您會覺得基礎(chǔ)科學(xué)研究更為重要嗎？比如它引導(dǎo)著工業(yè)界的研發(fā)？

Rudolph：我覺得基礎(chǔ)科學(xué)研究對于理解方面更為重要，但有些工業(yè)問題不能等到人們把最基本的理論理解透了才解決。因此我覺得這兩類問題都很重要，我們在這兩方面都需要優(yōu)秀的科學(xué)家。

李露：您已90多歲了，還在教書嗎？

Rudolph：是的，我仍在教書。我上學(xué)期教非平衡統(tǒng)計力學(xué)。它是一門化學(xué)系的課程，一周上三個小時。上上個學(xué)期，我和另一位教授一起上一門有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的課程。

李露：您第一次教書是在布魯克林理工學(xué)院，您對教書生涯有什么心得體會？

Rudolph：我熱愛教書并受益其中。正如我前面所說，對于聚電解質(zhì)乃至之后電子轉(zhuǎn)移問題的研究，我得益于課上向我提問的學(xué)生，我獲得諾貝爾獎時還提到了他的名字。此外，我一直常教常新。即使一門高級課程教了許多遍，但其中仍有許多未知值得探索。對于有些理論也許你曾是被動接受，但某一天你突然問自己一個新的問題或你的學(xué)生提出一個新的問題，那真是意外的驚喜啊！教書對我而言就好像另一種學(xué)習(xí)過程。同時沉浸在教書和科研中十分重要。因為教授學(xué)生，你對于所教的內(nèi)容必須有更為嚴(yán)格、精確的理解。如果不是在教書，也許你可以跳過自己感到模棱兩可的小問題，但因為你在教書，你不能，你必須很好地理解。

李露：您有個人特別的教書方法嗎？您會經(jīng)常提問題并鼓勵學(xué)生們獨立思考嗎？

Rudolph：我在課堂上經(jīng)常提問題。但也許太有挑戰(zhàn)性了，課堂上常常一片寂靜（笑）。但我想讓學(xué)生們思考的是問題背后的實質(zhì)，如為什么我們這樣做，不那樣做？提問題也是緩沖講課的一種方法，讓學(xué)生們停下來思考而不是僅僅記筆記。當(dāng)我讀書或做科研時，我常常會問自己許多問題。我鼓勵學(xué)生也像我那樣問自己問題。不要僅僅接受事物，而是保持專注并盡力發(fā)現(xiàn)真正的觀點所在，盡力深入地理解。對人們來說，做一些較為表面的事情非常容易，人們也常常傾向于做簡單的事情。但是如果你鉆研進(jìn)去，把問題想透徹，看到其中的邏輯，那將令人何等喜悅！一些科學(xué)發(fā)現(xiàn)常常源于意外的探索。我自己有個很好的例子，最近我在推導(dǎo)一個方程，寫了滿滿兩頁的公式，得到結(jié)果后，我發(fā)現(xiàn)那個方程竟然如此簡單。然后我就想也許可以用另一種方法，結(jié)果幾行就推導(dǎo)出來了。

李露：這種思考的感悟想必會令學(xué)生們受益匪淺。我想問問您對中國學(xué)生從事科學(xué)研究有什么建議？

Rudolph：我有很多非常優(yōu)秀的中國學(xué)生，他們有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)背景。但是在當(dāng)今這個社會，許多學(xué)生希望發(fā)表盡可能多的論文。這種多發(fā)表論文的壓力在全世界范圍內(nèi)都普遍存在，它在某種程度上是好事，但也會有一些負(fù)面的影響：阻礙科學(xué)工作者對問題進(jìn)行深入的鉆研。有些人能做到不論在什么壓力之下還能保持深入思考，但有些人不能。我覺得，如果一個人想做最前沿的研究，深入鉆研也許比發(fā)表很多論文要有用很多。因為在一些情況下，發(fā)表很多論文相對容易，但是它們帶來的結(jié)果或是影響力并不深遠(yuǎn)。如果一件事做起來很簡單，那一定有很多人會去做，這樣論文就不會脫穎而出。相反，探索新事物的論文往往會脫穎而出，不過那常常也要看運(yùn)氣。我提過，有時事情的發(fā)生是意料之外，科研上也有太多的不確定與運(yùn)氣的成分。不少重大的科學(xué)發(fā)明都是這樣，基礎(chǔ)研究更是如此?？茖W(xué)工作者所做的基礎(chǔ)研究，后來被證明是重大突破的，常常有一定運(yùn)氣。那往往是不可預(yù)測的。

李露：那么您認(rèn)為這種壓力來源于哪里呢？

Rudolph：這種壓力有很多源頭。想在一個地方找到職位，你必須有一份論文發(fā)表記錄以及很好的引用率，引用率已成了一個人科研能力有多強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于學(xué)生們的建議，另一個重要的點是，一定要努力工作。與你一同競爭的人也非常努力??！我仍記得當(dāng)我鉆研電子轉(zhuǎn)移的那些歲月，我覺得我還不夠用功。但我的妻子對我說，每天晚上她都只能看到我伏案工作的背影，我坐在桌前，頭也不抬。但我竟沒有意識到。我后來領(lǐng)悟到，如果你所做之事是你喜歡的，你會不停地想做它，把它完成。

責(zé)任編輯：尹穎堯