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依马仗剑走天涯

作者:黎健

2020/6/8 16:23:02

  每年的12月中旬,我总可以收到寄自加拿大卡尔加里的一封信件,里面是一张圣诞卡和一封打印的信函。圣诞卡上那像蝌蚪一样歪歪斜斜的笔迹,潦草难辩,仔细读来就是祝福节日快乐,并问候卡尔和加里两位小朋友,不用看落款,我就能猜到这一定是卡尔加里大学汤姆·齐格勒教授(Tom Ziegler)寄来的。打印的信函则是实验室的年度简报,并配上一年一幅的实验室全家福照片,照片的角上站着的那位大块头男士就是齐格勒教授,学生们都叫他汤姆。

  第一次见到汤姆,是在意大利南部的一次理论化学讲习班上。与其他温文尔雅的欧美教授相比,汤姆的外形太不像一位大牌教授了。他拖着一条花白的马尾巴辫子、蓄着一口杂乱的络腮胡子,穿着一件红色旧毛背心,一只眼睛有点斜视,看人时总有一种凶巴巴的感觉,活脱脱一个如假包换的北欧维京海盗形象。然而,当他走上讲坛做学术报告时,就像完全换了一个人,他声音洪亮,妙语连珠,幻灯片做得美轮美奂,报告内容更是逻辑严谨,丝丝入扣,引人入胜。

  那时候,他刚刚在《化学评论》杂志上发表了那篇关于密度泛函理论的长篇综述文章,在学术界引起了广泛的重视。因此,当1993年我获得加拿大自然科学与工程基金会(NSERC)的一笔资助,可以自由选择任何一个加拿大实验室从事研究工作的时候,我毫不犹豫地选择来到卡尔加里大学汤姆的实验室。

  汤姆出生在丹麦首都哥本哈根,本科和硕士研究生阶段在哥本哈根大学跟随理论无机化学大师巴尔豪森教授研究配位场理论。上世纪70年代初期,他飘洋过海来到创立不久的卡尔加里大学,在劳克教授指导下攻读博士学位,研究量子化学。那个年代的量子化学,虽然分子轨道理论框架已经完成,但在实际应用上却面临很大的局限。在这种困境下,有一些化学家另辟蹊径,向固体物理学家学习,把计算固体材料时发展的一种交换能参数化方法引入到化学计算中来,这就是后来大红大紫的密度泛函理论(DFT)的早期版本,汤姆也是早期研究这种计算方法的先驱者之一。

  八十年代初期,汤姆来到加拿大东岸的麦克马斯特大学做博士后,在这里他幸运地遇到了物理系研究生阿里克西尔·贝克,贝克那时刚刚发表了一个交换能的密度泛函公式,汤姆将这个公式实际应用到他的计算程序之中,计算结果有了很大的改进,可以用较少的计算量就得到精确的从头计算方法得到的结果。接下来,汤姆用这种改进的密度泛函方法计算了许多实际分子体系和化学反应,然而,主流的量子化学家们却对这种方法抱着怀疑和批评的态度,他只能得到很少的科研经费支持,投出去的文章也常常遭遇退稿的命运,审稿人认为这些计算结果好到难以置信,甚至在审稿意见中暗指汤姆编造数据。在那些日子里,汤姆常常带着录有计算机代码的磁盘到处寻找计算资源,就像一位依马仗剑的独行侠客背负屠龙宝剑,在崎岖的山路上不畏险阻,冲破重围。

  宝剑总有显威的时候。随着密度泛函理论计算方法在化学中的广泛应用,汤姆早期对发展这一理论计算方法的贡献和艰辛也逐渐得到了学术界的认可,他先后获得了加拿大化学会的阿尔康奖、世界理论化学联合会的最高奖薛定谔奖、德国洪堡基金会的洪堡奖,等等。难能可贵的是,汤姆并没有从此躺在功劳簿上睡大觉,他和学生们一起又将密度泛函的理论方法推广到计算分子的光谱性质、动力学特征、量子力学/分子力学多尺度方法等,极大地扩展了密度泛函理论的应用领域,其中的每一项工作都令同行们赞叹不已。

  上世纪50年代,德国化学家齐格勒和意大利化学家纳塔发明了用于烯烃聚合的催化剂,即齐格勒-纳塔催化剂,开创了聚合物也就是塑料大规模生产的时代,他们两人也因此获得了1963年的诺贝尔化学奖。我们时常和汤姆开玩笑,因为他姓齐格勒,他应该去意大利招一位姓纳塔的学生,他们可以一起发表论文,又是一个齐格勒-纳塔组合,岂不是学界的一件美谈。

  我于1993年1月开始在汤姆的实验室工作,由于我有自己自带的科研经费,他给了我很大的自由度。我当时选择的课题是利用在赫尔辛基大学皮卡·佩库教授那里学习到的相对论量子化学知识,来研究相对论密度泛函理论及其在金属有机化合物中的应用。我们开发出相应的理论方法和计算程序,对许多化合物进行了实际计算,发现由于相对论收缩,自第一系列到第三系列的金属元素与配体结合能会呈现出一个V型曲线趋势,并对这种V型趋势给出了合理的理论解释。汤姆看到这些V型曲线时,高兴地说这应该叫黎-齐格勒V型曲线。我们还研究了相对论效应对经典和非经典金属氢化物分子构型的影响,发现相对论效应导致了这两种分子构型的转变,我将这一工作写成论文投稿给《美国化学会志》,这个杂志是化学界的顶级期刊,大部分投稿都惨遭退稿或被要求大卸八块地修改后方可发表。令人吃惊的是,我们这篇文章投稿后不久,就收到了编辑部“接受并依照原稿发表,不必修改”的通知,汤姆睁大眼睛把编辑部来信反复看了好几遍,这是他以往学术生涯中从未发生过的事情,他抑制不住满心的欣喜,将编辑部来信钉在系里的布告栏上,让大家围观了好几天。在他的支持和指导下,我在他实验室工作的一年半中,发表了八篇学术论文,包括两篇第一作者的《美国化学会志》论文,也算是一个相当不错的战绩了。

  汤姆工作非常刻苦,因此对学生要求也很严格。那个时候笔记本电脑还不流行,他每次去度假,就拎上一台麦金塔一体机,家里人在海边晒太阳时,他就躲在旅馆房间里写论文。为了督促学生们多提交计算作业,他写了一个电脑脚本,自动统计学生们使用计算资源的工作量,他后来告诉我,那段时间我是提交计算作业最多的一员。参加学术会议时,当有人得知我来自汤姆实验室,总是会问起我感受如何,我就会告诉他们,汤姆虽然严厉,但却是一位好导师。天气好的时候,他会请学生去他家做客,虽然食谱不是很丰盛,大家在一起喝喝丹麦啤酒,其乐融融。有时他会从度假地给学生寄一张明信片,写上一两句快乐的话语,让我们钉在办公室的门上显摆一番。

  汤姆是一位丹麦足球迷,1992年丹麦足球队取得了欧洲杯冠军,让他高兴了好一阵子,随后1994年的世界杯预选赛,有几次丹麦队的比赛,我溜到学生中心去看实况转播,发现他也坐在那里,为丹麦队的输球痛彻心扉。卡尔加里地处加拿大中部的寒冷之地,我们常常开玩笑说那里是地角天涯了,汤姆却非常喜欢卡尔加里这座城市,在他成名之后,欧美其他著名大学来挖角,他都不为所动。我家大儿子在德国出生,取名卡尔,小儿子在卡尔加里出生,因此取名加里,兄弟俩的名字合在一起正好是卡尔加里。汤姆知道后特别高兴,他说他永远也不会忘记我家儿子的名字了,这也是为什么每年给我寄圣诞卡时,他都忘不了问候小哥俩的原因。

  离开汤姆实验室之后,我们时常在一些学术会议上相遇,师生俩坐在一起吃一顿饭,聊聊别后的岁月和工作,也是一种幸福和温暖。不幸的是,2015年3月末的一天早晨,当我打开电脑邮箱时,看到师弟的一封邮件,告知汤姆已于几天前在德国波恩大学讲学时,因心脏病突发在旅馆房间里去世了,享年69岁。得知这个消息,我的心中十分难过,从此之后,圣诞节前我再也收不到他那写得歪歪斜斜的圣诞卡,学术期刊上再也读不到他精彩的学术论文了。为了纪念汤姆,加拿大化学会于2016年开始设立汤姆·齐格勒奖,以奖励加拿大在理论和计算化学领域作出杰出成就的青年教授,汤姆的学术精神将激励着一代又一代的年轻学者,去探知未知世界的理论和规律。

  (作者:我会北京大学校友分会理事,上海药明康德新药开发有限公司副总裁)