大师讲习

  2002年10月18日上午10点,吉林大学麦克德米尔德化学实验室。我和一位精神矍铄的美国学者面对面坐着,明媚的阳光从高大而宽广的玻璃窗射入室内,使在场的每一个人都感受到了北方那深秋的暖阳。对面的这位美国老人的表情平和而慈祥,眼眸中闪动着睿智的光芒,他就是2000年诺贝尔化学奖得主、吉林大学的外国专家艾伦·G·麦克德米尔德先生。麦克德米尔德先生很健谈,面对记者的过程,也是他再次面对他精彩人生的过程。由于他积极的配合,使得一个伟大的科学家的成长经历越来越清晰地展现在了我的面前。

一、关于诺贝尔奖

  时间退回到两年前的10月10日,星期二,瑞典,当地时间15:15分,北京时间21:15分,瑞典皇家科学院宣布,三位科学家因对聚合体传导的发现和发展而获得了2000年度诺贝尔化学奖。他们是美国宾夕法尼亚大学的艾伦·G·麦克德米尔德,美国加利福尼亚大学的艾伦·J·黑格和日本筑波大学的白川英树,三人将分享900万瑞典克朗(约合91.6万美元)的奖金。

  像所有荣获诺贝尔奖的人一样,麦克德米尔德不会忘记2000年10月10日那个上午。他起床后像往常一样打开收音机收听广播,广播里正在公布诺贝尔物理奖的获得者名单,主持人说化学奖得主的消息要稍后再播。在美国东部,如果一个人得到诺贝尔奖,那么在凌晨4点他就能接到从瑞典打过来的电话。显然麦克德米尔德并没有接到从瑞典打来的电话,那么谁会获奖呢?出于对这件事的关心,他决定呆在家里哪儿也不去,为了打发时间,他开始判学生的考试卷子。

  9点33分,电话铃声响了,是他在犹他州立大学化学系工作的朋友乔威拉。乔威拉打来电话说:“祝贺你!”麦克德米尔德问:“祝贺我什么呢?”
“你获得了诺贝尔奖。”

  “你什么意思?我并没有从瑞典那儿得到什么消息。”

  “我在网上看到了,瑞典那边已经发布了新消息。”乔威拉说。

  “这肯定是假的,您知道在网上有许多假消息,这肯定是假的。”麦克德米尔德笑着挂了电话。之后,电话又响了,一位德国记者想采访他,这时,他相信了那个消息。他立即打电话给乔威拉说:“你的消息可能是对的。谢谢你。”

  麦克德米尔德是过后才知道自己得了奖的,因为在清晨4点,瑞典那边打的是他办公室的电话,他们没有打到家里来,因此他没有在第一时间知道得奖的消息。

  2000年这一年是世界科学史上值得关注的一年。这一年来自美国、英国、中国等6国的科学家们完成了人类基因组工作草图的绘制工作。这项工作被美国的《科学》杂志评为当年十大科学成就之首,而排名第四的就是塑料电子学取得的进展。导电塑料成为有机分子的技术成果之基础,而发现导电塑料的三位获得诺贝尔奖的化学家更是功不可没。

  塑料是绝缘体,它本身不会导电。中学化学老师教我们的这一普通常识并没有错。但是,这三位科学家的研究将改变我们的习惯看法,在一定的化学和物理条件下,塑料或者叫聚合材料能够像金属一样具有导电性。这种技术应用的前景相当广阔。科学家们已经设计出了包含几百个有机计算机芯片的柔韧塑料,这种材料可用于平板显示器、电子标签,甚至能使现在的移动电话发生革命性的变化……因此,我们不得不重新审视我们以往的知识,也不得不接受科学发现与发展对我们的思维方式及现实生活的巨大冲击。

二、关于艰难时世

  时间再退回到75年前,1927年麦克德米尔德出生在新西兰的玛斯特顿。他出生的那一年,以及以后的6年(1927年到1933年),正值全球大萧条,经济危机席卷了整个资本主义世界,远在南太平洋的新西兰也未能幸免。麦克德米尔德小的时候家里非常贫穷,父亲是工程师,但由于经济危机而失了业。他家里还有两个兄弟和两个姐妹,他小的时候没有新衣服也没有鞋子,最早上学的时候是靠骑马来充当交通工具的。那时骑马可不是为了玩,而是因为离学校太远,光着脚的孩子无论如何也无法走那么远的路程。那时候一个工程师的家里竟然达到了这样的贫困程度,没鞋穿、没电话、没冰箱、没有足够的食物和热水。他们一家5个孩子,一周洗一次澡。孩子们从大到小,轮流去洗,水是不换的,洗到最小的孩子时,已经没什么热水了。家里的食物也不多,每当家里请客时,妈妈总是事先要告诉孩子们,餐桌上不可以多吃。孩提时的贫穷生活,对麦克德米尔德日后的成长产生了深远的影响。尽管以后再也没有过那么艰难困苦的日子,但他却有了足够的战胜困难的经历和勇气,并使他对那些有着和他一样的童年经历的学生关怀备至。

  生活是艰辛的,但麦克德米尔德的童年和青年时代并非不快乐。这要感谢上个世纪早期新西兰的教育制度。由于整个社会对教育十分重视,新西兰的基础教育是非常出色的,它实行的是义务教育,这种制度无疑是帮了那些家庭贫困的孩子的大忙。小学、中学都是不收费的,如果能考上大学,大学也不收费。但要自己买书本,自己负担住宿费,购买食物的钱也要自己去筹措。

  整个读书时代,就是麦克德米尔德的勤工俭学时代。上小学的时候,他曾骑自行车给人送牛奶;上中学时,他送过报纸。他是16岁离家上大学的,父亲那时已经退休。麦克德米尔德只能靠在校园打工,挣到一点点钱,补贴家用。当时他做过许多事情,在大学实验室洗玻璃瓶,打扫卫生,还做过学生宿舍的守门人,除此之外,还要照看学生宿舍的炉子,给炉子加煤,并给大家做早饭。在艰苦的劳作和勤奋的学习中,他读完了小学、中学和大学,并于1950年获得了新西兰大学的理科硕士学位。

  “这些经历现在想起来并不是什么坏事。”麦克德米尔德回首往事,语气十分坚定,他说:“我的意思是说,工作努力,但没有得到太多的回报,对一个人的成长是非常好的。这种经历使我一生受益匪浅。我在家里墙上写着:我是一个非常非常幸运的人,并且,我工作越努力,我就越幸运。”

三、关于“好色”之迷

  麦克德米尔德选择化学来作为他毕生为之奋斗的专业,并不是出于他精心的考虑,而是他的天性使然。我们目之所及是个由缤纷色彩纺织成的世界,一般人对司空见惯的颜色并不上心,而麦克德米尔德却对色彩有着本能的好感。他天真地喜欢所有美好的人和物,喜欢漂亮的花朵,喜欢湛蓝的海水和天空,喜欢美丽的女士。这个“好色”的天性,使得他对于由试剂的不同而引发的颜色变化产生了兴趣。这种能让物质发生颜色变化的学科被称之为化学。

  在麦克德米尔德上小学的时候,他已经知道从哪里能免费获取知识了。那时候他经常去图书馆看书,公共图书馆对这个努力汲取着前人智慧的男孩给予了无私的帮助,同时也为一位伟大科学家的出世打开了一扇门。至今他还清楚地记得,10岁那年,有一天他进了图书馆,一直往前走去,在儿童书架这边,过道向右转,在最下层,放着一本叫《男孩化学科学家》的书,那书的蓝色封皮深深吸引了他,那是多么神奇的蓝色。他把书借回家,看了整整一年。在这一年里,他把书上所有的化学实验都做了,当然那都是最简单的化学试验,比如用各种果汁兑成一个透明的液体什么的。这些好玩儿的实验像最迷人的玩具一样,伴着他度过了10岁这一年。也正是这本书,使他在大学选择了化学专业。他自豪地说:“我对化学的兴趣始终是由颜色来引导的。”
说着他走到办公桌前拿过一个试管,管内封存着一块长达15厘米左右的薄片。他告诉我这个管子里的薄片是聚合物质,它有金属般的颜色,对着光线看这边是金色,反过来看是银色。此时的我不能不相信他是如此地着迷于色彩。他眼睛里闪着兴奋的光,他说:“你看这颜色多么迷人。喜欢化学的主要原因是因为我喜欢颜色,因为它们漂亮。”

四、关于两枚戒指

  我注意到在麦克德米尔德的左手无名指上戴了两枚戒指,这非同寻常的饰物给我们带来了新的话题。这两枚戒指对于他来说都有着特殊的意义。上面这一枚小的,是他的结婚戒指;另一个略宽一些的是他在瑞典的林克菲平大学(LINKФPING)得到的,当年在瑞典时他得到过一个荣誉博士学位,这戒指就是获得荣誉博士头衔的证明。

  说到第一枚戒指,还要回到1953年。那时候他已经在新西兰拿到了硕士学位,他的理想是到英国去深造,但由于英国的大学很难申请,他被拒绝了,去英国的希望变得十分渺茫。有朋友告诉他美国有个福特奖学金可以去申请,但他并没有多大兴趣,在朋友的催促下他还是寄去了个人材料,没想到居然成功地申请到了奖学金。因当时没有任何准备,在去美国大使馆时教育部门的官员给了他一个选择,让他任意选一所大学,他当时拿着美国地图胡乱一点,选了一所大学,这就是威斯康星大学。在威大得到了化学博士学位后,由于一直没有放弃去英国读书的想法,当他回到新西兰时,申请到了英国壳牌公司提供的奖学金,于是他终于实现了去英国的梦想,走进了理想中的剑桥大学,读完了另一个化学博士学位。在剑桥,他遇到了美丽的玛丽安,一个来自美国的学生。生活好像是在与他开玩笑,麦克德米尔德从没有喜欢过美国,不喜欢过美国式的生活,也不喜欢美国音乐和美国食品,但他却爱上了一个美国姑娘。不久他们结了婚,在共同生活了36年后,玛丽安于12年前去世。这枚结婚戒指至今还戴在麦克德米尔德的手上,以示他对亡妻的永远怀念。

  而第二枚戒指则代表了他的另一种忠诚。在这个戒指里侧,镌刻着他的名字和接受这枚戒指的日期,这是瑞典林克菲平大学校长亲自戴上去的。这个戒指的含义是:要对你自己的工作和职业永远忠诚。从戴上它的那一刻起,这枚戒指就再也没有从麦克德米尔德的手指上取下来,而他也一直在奉行着这戒指的特殊旨意,对自己从事的化学研究工作终始不遗余力。所以他的妻子玛丽安一直怀疑,他究竟是娶了她做妻子,还是娶了化学作为妻子。

  而这里还有一个有意思的事情,在去瑞典之前,他被校方告之要他头颅的尺寸和手指的尺寸,手指的尺寸自然跟那枚戒指有关,而头颅的尺寸让他获得了一顶帽子。校长亲自为每一位获得学位的人戴上一顶帽子,这帽子也有其特殊的意义,它告诉人们:一个人有了头脑,就可以自由地思考,让思想毫无羁绊地自由翱翔。

五、关于合作研究

  科学研究越发达,就越需要信息的收集与研究成果的共享。这个时代已经不是爱迪生的时代,一个科学家在他的一生中能有一项发现或发明,能够促进人类社会发展的进程,那么这个人就不失为一个伟大的科学工作者。任何一个成功的人士,当然也包括成功的科学工作者,一般都具有这样的品质:诚信、智慧、勤奋和合作精神。而导电聚合物的发现,正是麦克德米尔德、艾伦·黑格和白川英树真诚合作的结晶。

  早在1973年,日本的科学工作者就开始进行相关的研究工作,说起来是由一件很偶然的失误引起的。当时白川英树教授一直在做黑色和褐色的材料,有个韩国的学生做他的助手,他们要做的实验是把一种金属转化成另一种金属。白川英树布置下去具体要求,学生动手去做,第二天上班,本来应该产生变化的却没能如期出现。白川英树迅速对整个实验进行了检查,他意外地发现这个学生弄错了一件事。由于没听清老师的话,他把实验的密度扩大了1000倍,其结果当然不一样,本来应该变成黑棕色粉末状的东西,没想到成了在阳光下色彩可以变幻的金属亮片。白川英树自己也解释不了这种改变的意义,他敏感地意识到这是一个很有研究价值的题材。但是,他在日本找不到可以与他就这个话题进行探讨的人。

  当年麦克德米尔德到日本东京参加一个学术会议,白川英树拿出这个装在试管里的金属片给麦克德米尔德看,麦克德米尔德一下子被那奇妙的颜色吸引住了,他从来没有看见过这么好看的金属。他当即邀请白川英树到美国来工作。为了能保证白川在美国一年的经费,麦克德米尔德向校方申请了两万美元。审批经费的人认为他不是研究金属材料的,让他说出理由,麦克德米尔德说:“我喜欢那种颜色。”

  “难道就是因为这个新奇的颜色吗?”审批经费的人惊讶地问。

  “对,我就是因为这个颜色。真的没有什么科学上的原因,就是因为它漂亮。”麦克德米尔德拿着那只试管坚定地说服了经费审批部门。这样从1975年起他跟白川英树做了一系列化学实验,他们发现当加入一些化学物质时,聚合物质产生的导电性能高出了几百万倍。之后在加利福尼亚大学圣巴巴分校的物理学家艾伦·黑格就此项研究作了一些物理方面的实验。1977年,三人联合发表了题为《导电聚合物的合成》的论文。这三位科学家在不同的专业,一个在有机化学,一个在聚成化学,一个在物理学。三个人一直相互指导,相互学习,相互切磋,终于为塑料电子学开辟了更为广阔的空间。

  25年后,他们的发现对我们的生活已经产生了相当的影响,在发光二极管、太阳能电池和移动电话显示装置等产品上,人们总能找到聚合材料新的用武之地,包括今天的材料纳米技术实际上都是从聚合材料发展而来的。而当时他们在研究时谁也没想到会有以后的种种,他们当时完全是出于好奇心。

六、关于科学精神
 
  麦克德米尔德与生俱来的乐观与童真般的好奇成就了他的研究事业。他认为,一个好的科学家,最重要的素质是乐观,因为很多科学实验都是以失败为结束的,成功往往要建立在一个又一个的失败基础上。

  当场为我们做了个演示,他拿起一只装有半杯水的杯子,问在场的人:你们说它是半满还是半空的?如果你认为是半空的,你就不会成为一个好的研究者,而如果你认为这个瓶子是半满的,意味着你很乐观,你就能成为有良好素质的科学家。
当然,要成为一个伟大的科学家远远不止这么简单。如果没有努力的工作,一切也就无从说起。麦克德米尔德还有一个观点,他认为一个人停止学习时,死亡就开始了。所以如果他能再多活二三十年,他就必须再学习二三十年。在发现聚合物时他已经50岁,他必须在全新的物理领域里重新学习。人不断学习,就不会变老,人生会因此变得更加美好,更加充实。

  而不怕犯错误也是成功的保证。麦克德米尔德说,在他的一生中已经做了几千件错事,他还想活得再长一些,在生活中再出现几千个错误。不仅不要怕犯错误,还要对每件事情提出问题,他常对他的学生们说,每天都要问为什么,永远不要相信老师说的话,不要相信权威,不要相信习以为常的东西,每天都要指出错误是什么,最重要的是对每件事提问。他说:“我们相信的科学和信仰的宗教,今天也许觉得是对的,但以后可能就不是这样。比如以前人们认为地球是方的,太阳绕着地球转,现如今人人都知道是地球围绕太阳转。”

  麦克德米尔德的成功历程实际上就是一个发现错误与改正错误,提出疑问与解决问题的过程。每一个科学家也都在遵循着这一历程。科学需要向整个未知世界发问,宗教则把未知的世界归结为神的意志。麦克德米尔德不属于任何宗教,但他相信那些人类目前还无法解释的种种现象,可能是更大的智慧在做着一些我们未知的事情,并在其中起着我们未知的作用。

  而他本人也常常处在这样的困惑当中,他总是认为他的想法不是他本人的,当他意识到这些想法的时候,他发现这些想法只是进到了头脑中,他的头脑就像一个管道一样,那些想法从这边进来,从那边流走。就好像水管子,一拧龙头水就出来,关上水就止住。有时关上,他发现他就不能思想了。他问自己,那些想法是从哪里来的?他不得而知。于是他相信,世上很多问题我们还不能解释,它需要科学工作者们去探求。

七、关于人在中国

  中国是麦克德米尔德的第三故乡。由于他童年的记忆,他对中国人民,对中国的学生有着很特殊的感情。1994年11月冰天雪地的一天,他第一次访问了吉林大学。吉林那蓝天白山黑土绿森林的鲜明色彩,使他对这片土地萌发出一种亲近之感。他还在这里找到了他可信赖的学生,并邀请吉林大学化学专业的后起之秀张万金及夫人王策一同赴美,在他的研究室做高级访问学者。这两位中国教授的勤奋工作赢得了麦克德米尔德的赞扬。1999年,他第二次来到吉林大学讲学,麦克德米尔德在全球化学界的声望,使刘中树校长作出决定,聘请他为吉林大学的名誉教授。当年11月,以他的名字命名的化学实验室在吉林大学正式成立。

  两年过去了,崭新的实验大楼拔地而起,独特的标志是被高楼环抱着的巨大玻璃圆锥体,它象征着诺贝尔奖是科学成果的顶峰,也代表着麦克德米尔德的学术成就。麦克德米尔德在奠基石边激动地表示,实验室落成后会有一个美好的前景,它会在研究和开发新材料上为世界各国的学者提供一个交流的场所。

  如今,实验室已经正式投入使用,我们站在宽敞而明亮的实验大楼里,闻着从墙壁和家具发出的崭新气味,想像着它的辉煌未来:在近期内,它的任务是使功能纳米材料领域的研究达到国际先进水平;放眼今后目标,它将发展成为中国的“贝尔实验室”。

  2002年7月10日,江泽民主席亲切会见了包括麦克德米尔德在内的2000年三位诺贝尔化学奖得主,对他们获奖表示祝贺,并对他们来北京参加新世纪第一次世界高分子大会表示欢迎。

  面对中国政府与中国人民对他的深情厚谊,麦克德米尔德对中国科研的事业给予了无私的回报。他把多年的研究成果介绍给中国的科学工作者,并指出了中国新材料研究的发展方向。在2002年10月的深圳高新技术论坛上,他一语惊人:“谁能最快跟上新材料最前沿领域?我希望是我们中国。”

  麦克德米尔德把中国看成了他的另一个故乡,他多次提到“我们中国”,他把自己看成了中国的一分子,他希望中国在科技发展上有足够的耐心,并加大资金投入。“就目前来讲,中国在赶超西方科学技术方面上做的工作是无与伦比的,在半导体和芯片的制造上,我敢说在5到10年的时间,中国将是这方面的强国。西方的科技人员会到中国来学习先进技术,中国会是这方面的领导者,而不是追随者。那时这方面的先进技术应该是在中国了。”他说。

  他还对我国的科学研究提出了忠告,科学的发展靠的是人的灵感,科学应该以人为本。这一点很重要,因为科学的理想是靠人来实现的。人们会把房子盖得很漂亮,很漂亮的建筑物并不能产生科学研究的动力,也不可能有凝聚力,房子里面一定要有人,在漂亮的房子里工作的人才能使科学研究成功。一个国家有了钱,不仅要造漂亮的房子,也一定要把合适的人放到这房子里来工作。如果没有足够的钱造漂亮高楼,就更要注意人才的培养。

  麦克德米尔德热爱中国,热爱中国人民。他为中国人那种朝气蓬勃的精神所感染。他同样也非常热爱他的故国新西兰,新西兰只有380万人口,中国却有13亿人口,中国是一个既古老又年轻的国家。中国和新西兰的国情不同,发展也不尽相同,但还有许多相同的地方:这两个国家的人民都有一种奋发向上的精神,都想做许多事,都想赶上世界上的发达国家。但他更喜欢亲近现在的中国,他接触的许多中国学者也是从小生活在比较艰苦的环境中,经过艰辛的努力才取得了一些成绩,这与他的人生经历非常相像。而这些中国学者,在不远的将来是否也能为世界科学的发展与进步做出巨大的贡献呢?