劉若莊:中國計算化學(xué)的奠基人

“科學(xué)人生·百年”院士風(fēng)采

中科院學(xué)部成立60多年來，先后選聘產(chǎn)生了1000多名中國科學(xué)院院士。包括諾貝爾物理學(xué)獎獲得者楊振寧院士，國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者吳孟超院士、吳良鏞院士等?！翱茖W(xué)強國”欄目將持續(xù)刊登這些院士的故事，展現(xiàn)他們的人生風(fēng)采。

喜歡不斷挑戰(zhàn)新難題的劉若莊保持著對未知世界的好奇和探索精神。晚年時，他又向光化學(xué)領(lǐng)域奮進，在他的科研成果的推動下，北京師范大學(xué)化學(xué)系成為國內(nèi)理論光化學(xué)領(lǐng)域的一面旗幟，在國際上享有盛譽。

劉若莊，我國著名物理化學(xué)家、中國計算化學(xué)的奠基人、中國科學(xué)院院士、北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授，在我國開創(chuàng)了電子結(jié)構(gòu)計算并持續(xù)推動我國計算量子化學(xué)的發(fā)展，也是國際上最早進行電子結(jié)構(gòu)計算的學(xué)者之一，劉若莊先生長期從事分子間相互作用、化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng)理論的研究，先后在氫鍵、配位場理論方法、有機導(dǎo)體和半導(dǎo)體理論計算、激發(fā)態(tài)勢能面和光化學(xué)反應(yīng)機理探索等方面取得了豐碩成果。

劉若莊先生創(chuàng)造性地將量子化學(xué)理論和計算方法應(yīng)用于研究化學(xué)反應(yīng)途徑和沿反應(yīng)途徑的動態(tài)學(xué)問題，形成了達到國際水平的系統(tǒng)研究成果。

2019年，劉若莊先生被授予“慶祝中華人民共和國成立70周年”紀(jì)念章。

“扎實的專業(yè)基礎(chǔ)是一生的能力”

1925年5月25日，劉若莊出生于北京的一個職員家庭，1943年考入輔仁大學(xué)化學(xué)系，1947年大學(xué)畢業(yè)后，他進入北京大學(xué)攻讀研究生，從有機化學(xué)過渡到物理化學(xué)，1950年畢業(yè)前夕已憑借優(yōu)異的表現(xiàn)提前留校任教，1952年隨院系調(diào)整進入北京師范大學(xué)化學(xué)系，4年后即晉升副教授。

1947年秋，劉若莊于輔仁大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)，以優(yōu)異成績考入北京大學(xué)化學(xué)系攻讀化學(xué)專業(yè)研究生。讀研期間，他先師從袁翰青教授進行有機化學(xué)研究，以實驗方法研究氫鍵體系，這是他日后與氫鍵乃至整個有機化學(xué)有不解之緣的淵源所在。后轉(zhuǎn)入孫承諤教授名下開始物理化學(xué)的科學(xué)研究。1949年，他在《中國化學(xué)會會志》上用英文發(fā)表了第一篇研究論文《修正特魯頓規(guī)則》（“Modified?Trouton's?Rule”），鋒芒初露。

1950年3月，還未正式畢業(yè)的劉若莊提前留在北京大學(xué)任教。在帶《有機化學(xué)》和《定量分析》實驗的同時，他開始翻譯英文版的《定性分析理論基礎(chǔ)》，于1951年由商務(wù)印書館出版。該書作為大學(xué)叢書之一，成為50年代重要的教材和參考書。1950年6月，劉若莊以“用機械求積法計算比熱”順利通過研究生答辯，其研究論文發(fā)表于同年的《中國化學(xué)會會志》。在從事物理化學(xué)助教工作的同時，他在獲得哥倫比亞大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位的唐敖慶教授指導(dǎo)下，開始涉足量子化學(xué)研究?！霸诹孔踊瘜W(xué)研究上對我影響最深的是唐敖慶院士”，劉若莊曾在2008年接受記者采訪時說，研究生畢業(yè)后就跟著他做助教。

在唐敖慶教授的影響下，早在50年代初劉若莊就開始了物理化學(xué)特別是量子化學(xué)的研究工作。1963年至1965年，唐敖慶在吉林大學(xué)舉辦了物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)討論班，劉若莊作為8名正式學(xué)員之一參加，并對配位場理論方法進行了深入研究，為該學(xué)科的發(fā)展做出了重要貢獻，研究成果后榮獲1982年國家自然科學(xué)一等獎。

在復(fù)雜和艱苦的環(huán)境中，劉若莊仍不忘從事科學(xué)研究，在唐山大地震強烈波及北京地區(qū)的狀況下，劉若莊完成了國內(nèi)第一篇運用量子化學(xué)計算方法研究實際體系的論文，較好地解釋了砷化鎵在氧離子注入后的半導(dǎo)體特性。

70年代后期，劉若莊雖已過天命之年，仍勤奮工作，全身心地投入教學(xué)和科研工作。1977年被評為北京市科學(xué)技術(shù)先進工作者，1978年創(chuàng)建了為教育部正式批準(zhǔn)的北京師范大學(xué)量子化學(xué)研究室，該研究室是我國運用量子化學(xué)手段研究實際化學(xué)體系的重要基地，也是我國理論化學(xué)對外聯(lián)系的重要窗口。

1981年，他被國務(wù)院批準(zhǔn)為首批博士研究生導(dǎo)師，同時也在量子化學(xué)研究室?guī)а芯可?，親授量子化學(xué)等主干課，常教常新。劉若莊曾撰文回憶：“我平時上課比較注重他們專業(yè)基礎(chǔ)的掌握，我認(rèn)為這是他們一生可以倚仗的能力。”他的首批量子化學(xué)研究生之一于建國，后來成了北京師范大學(xué)理論化學(xué)創(chuàng)新團隊的首席專家，仍然感慨當(dāng)年打下的功底是自己的底氣。其他學(xué)生中，也有許多成為國內(nèi)外量子化學(xué)領(lǐng)域的知名學(xué)者。

“做研究容不得絲毫懈怠”

20世紀(jì)50年代中期，劉若莊重新拾起因繁重教學(xué)任務(wù)而被擱置的科學(xué)研究工作。受L.?C.?Pauling的《化學(xué)鍵的本質(zhì)》一書及唐敖慶教授文章的啟發(fā)，創(chuàng)造性地提出利用電子云的概念解釋氫鍵本質(zhì)，這一方法遠優(yōu)于當(dāng)時國際上流行的點電荷模型。

他獨立研究氫鍵的本質(zhì)，撰寫的《水分子氫鍵的鍵能》一文達到了當(dāng)時的國際水平，并被《十年來的中國的科學(xué)》所引用。“那時候國際上都很重視氫鍵，可是連Pople都沒發(fā)展出來，除了點電荷模型，都沒發(fā)展出來方法。那時唐先生發(fā)展出一個方法，他沒想到氫鍵，我有氫鍵這題目，我一用他那方法就結(jié)合上了。這也是一個巧合，因為兩邊的老師的影響，所以老師還是有關(guān)系?！眲⑷羟f說。

上世紀(jì)70年代，劉若莊和同事一起創(chuàng)辦了量子化學(xué)研究室，并開始培養(yǎng)研究生。缺少合適的教材，他們就自己根據(jù)課程安排編寫；缺乏重要課程的老師，他們就請校內(nèi)和兄弟院校的知名老師前來訪問講學(xué)，為學(xué)生傳授先進的知識。

劉若莊說：“我看了一篇原始文獻，假如這篇文獻和我要指導(dǎo)的研究生的題目有關(guān)，就自己把這篇文獻里頭所有的公式都推導(dǎo)出來。他的文章里沒有的，我弄得徹徹底底的，然后我再教學(xué)生。我覺得這樣，指導(dǎo)學(xué)生的時候，我有底，或者說我可以安心地負(fù)責(zé)了，要不然，我怕我對不起研究生。我希望我的研究生，將來也能做到這樣。”

“劉先生真正大規(guī)模系統(tǒng)性的研究都是1978年之后開始的。”從1981年便開始為劉若莊院士擔(dān)任助手、現(xiàn)為北師大985首席專家的于建國教授介紹說，當(dāng)時面臨的情況很困難，國門打開之后，才發(fā)現(xiàn)國外在量子化學(xué)上已經(jīng)走了很遠，尤其是新興起的計算化學(xué)。1978年劉若莊著手組建了北京師范大學(xué)量子化學(xué)研究室，并逐漸發(fā)展成為我國運用量子化學(xué)手段研究化學(xué)體系的重要基地之一。他經(jīng)過對國外量子化學(xué)進展情況的探討后，為自己選擇了一個新研究方向——計算量子化學(xué)。

喜歡不斷挑戰(zhàn)新難題的劉若莊保持著對未知世界的好奇和探索精神。晚年時，他又向光化學(xué)領(lǐng)域奮進，在他的科研成果的推動下，北京師范大學(xué)化學(xué)系成為國內(nèi)理論光化學(xué)領(lǐng)域的一面旗幟，在國際上享有盛譽?！盁o論是學(xué)業(yè)、科研還是生活，先生對我們都非常關(guān)心，他的親和力不是針對某一個人，而是所有學(xué)生。我還記得研究生畢業(yè)時他對我們說：‘你們做學(xué)問一定要非常認(rèn)真地投入，因為科學(xué)容不得一絲一毫的懈怠。”于建國曾對記者說，“他教導(dǎo)我們要有自己獨立的研究方向，不要過分依賴導(dǎo)師，同時也給予我們充分選擇的自由度。”

2020年10月8日0時35分，劉若莊先生因病醫(yī)治無效在北京逝世，享年95歲。

“對我們來說，劉先生是一個精神上的支柱，他創(chuàng)造的執(zhí)著努力、團結(jié)投入的學(xué)術(shù)氛圍也會不斷地延續(xù)下去?！庇诮▏鎿吹卣f。

（簡介）

人物小檔案

劉若莊

（1925年5月25日-2020年10月8日）

出生于北京，著名物理化學(xué)家、中國計算化學(xué)的奠基人、中國科學(xué)院院士、北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授。1947年畢業(yè)于北京輔仁大學(xué)化學(xué)系，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1950年北京大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)研究生畢業(yè)，1956年加入九三學(xué)社，1979年7月晉升為教授，1999年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。劉若莊致力于物理化學(xué)尤其是量子化學(xué)的科學(xué)研究和教育工作。

（《小康》·中國小康網(wǎng)劉建華綜合整理）