课本里的科学家｜徐光宪：四次转向，一生为国

　　在人教版《化学》九年级下册第八单元课题3中，介绍了稀土资源的利用和保护。

　　教材这样高度评价：“说到我国的稀土，必须感谢一位国际著名的中国化学家，他就是2008年度国家最高科学技术奖获得者徐光宪院士。”

　　徐光宪，我国无机化学家、物理化学家、中国科学院院士，他和团队研发的稀土分离技术，使得我国能够自主分离稀土产品，打破了发达国家在国际稀土市场上的垄断地位，具有非凡意义。

　　然而，在这成就背后，是徐光宪长达半个世纪的科研坚守与四次毅然“转身”。从量子化学到配位化学，从核燃料萃取到稀土分离，每一次研究方向的转变，都是国家需求的召唤。

　　四次转向：国家需要就是方向

　　1951年，徐光宪从哥伦比亚大学毕业，取得博士学位。归国之后，他一心想在国内传播量子化学的理论成果。然而，彼时国内缺少可以开展研究量子化学的前沿设备，他在美国修习的计算机技能没有了用武之地。于是，他做出了第一次研究转向——暂搁量子化学，转向溶液络合物化学（配位化学）研究。缺少实验仪器，他便自己改装，逐步提高实验精度。在此期间，徐光宪与严继民等学者，合作推出了能求多核配合物稳定常数的公式，准确测定了丁二酸的电离常数及与碱金属的络合常数。

　　就在徐光宪在配位化学领域渐入佳境时，第二次转向悄然而至。1957年，我国决定大力发展原子能事业。核物理学家钱三强提议，由徐光宪担任北京大学放射化学教研室主任。自此，徐光宪开启了放射化学领域的探索，潜心研究铀、钍、钚等核燃料的萃取方法，成功实现核燃料分离，为我国原子能事业发展立下重要功绩。

　　1972年，时年52岁的徐光宪接到一项紧急军工任务——分离稀土元素中的镨和钕。镨钕，在希腊语中是双生子的意思，是稀土元素中最难分彼此的一对。他曾经这样形容这项挑战：“这两种元素比孪生兄弟还像，分离难度极大。”当时国际上通用的离子交换法生产速度慢、成本高，徐光宪借鉴核燃料分离的过往经验，提出使用萃取分离法来突破难关。

　　至此，这已是徐光宪第三次改变研究方向了。那段时间，他每周工作80个小时，白天在实验室“摇漏斗”做实验，晚上琢磨理论，黑白连轴转。经过无数次试验，他创造性地提出“恒定混合萃取比”规律，并建立了串级萃取理论，将稀土分离纯度从80%跃升至99.99%，实现了从实验室参数直接用于工业设计的重大突破。

　　1978年，钱三强再次到访北大，希望徐光宪回归量子化学领域。已是花甲之年的徐光宪没有丝毫犹豫，第四次转向，重新回到最初选定的量子化学研究方向。

　　岁月流转，青丝染霜。曾有人问他：“数次改变研究方向，不会觉得遗憾吗？”徐光宪语气坚定：“国家的需要，就是我的研究方向。”

　　稀土之战：从“摇漏斗”到打破垄断

　　在这四次研究转向中，第三次转向的研究成果最为世人所熟知，也就是对稀土的分离研究。

　　20世纪70年代，我国稀土储量一度占到世界的70%以上，却不得不低价出口初级的稀土精矿，再以几十倍甚至几百倍的价格购进深加工产品。作为世界上稀土资源储量最大的国家，长期只能出口初级产品，徐光宪心里“不舒服”，下定决心：“再难也要上。”

　　他带领学生查遍国内外资料，终于在美国人因失败而放弃的推拉体系中找到灵感，自主创新出一套串级萃取理论，把镨钕分离后的纯度提高到了创世界纪录的99.99%。然而更大的挑战在于如何把理论真正应用于大规模工业生产。为获得准确参数，他不得不使用烦琐的“摇漏斗”方法模拟串级试验，整套流程需要耗费一百多天的时间。他白天“摇漏斗”，晚上琢磨理论，研究量子化学出身的他在理论归纳方面有着过人的天赋，推导出一百多个化学公式，并利用当时还不普及的计算机技术进行虚拟试验，使原本需要一百多天才能完成的模拟实验流程缩短到不超过一星期。

　　1978年，徐光宪率先办起“全国串级萃取讲习班”，把科研成果在国营工厂里无偿推广。很快，法国、美国和日本在国际稀土市场的垄断地位被打破。到2006年，中国生产的单一高纯度稀土已占全球产量的85%，实现了从稀土资源大国到生产大国的飞跃。

　　讲台之上：上课比天大

　　在徐光宪心中，自己挚爱一生的教书和科研，是一切的“重中之重”。他说：“著名爱国艺术家常香玉说过一句话，‘戏比天大’，说得非常好。对我们教师来讲，就是‘上课比天大，科研比天大。’这是一种基本的敬业精神。”

　　这种敬业精神，源于自幼养成的性格禀赋。幼时父亲教他演算“鸡兔同笼”，母亲常叮嘱兄妹们“家有良田千顷，不如一技在身”。在这样的家风影响下，徐光宪小学时便因勤学被乡人称道。16岁那年，为尽早谋生养家，他考入杭州高级工业职业学校，后因战乱转至宁波高工，在乡间破庙坚持求学。他白日听课，夜里借着路灯苦读，啃下数册大部头的大学英文教材。高工毕业后，他在上海做家庭教师，抽空到附近大学旁听，最终考入上海交通大学。留校担任助教期间，他依旧勤学不辍，做完了亚瑟・诺伊斯《化学原理》全部498道习题与鲍林《量子力学导论》的所有习题。

　　如今，他带着这种精神投身科研与教学，桃李满天下。全国稀土专业的博士，大多数都师出同门，那就是徐光宪的学生。执教数十载，他培养了近百名博士、硕士生和一大批稀土行业的优秀工程技术人员，创建的北京大学稀土化学研究中心和稀土材料化学及应用国家重点实验室，如今依然是中国稀土研究的重要基地。

　　作为化学教育家，他撰写了《物质结构》和《量子化学——基本原理和从头计算法》等重要教材。其中《物质结构》自1959年出版以来，已修订再版印刷了20余万册，教育和培养了我国几代化学工作者，迄今依然是化学领域的重要教学参考书，并在1988年荣获全国高等学校优秀教材特等奖，是化学领域唯一获此殊荣的教材。

　　徐光宪曾说：“我这辈子最幸福的事情就是培养出了很多学生，他们都做出了非常好的成绩，大大超过了我。”

　　结尾

　　徐光宪毕生秉持“立足基础研究，面向国家目标”的研究理念，不跟外国人跑，走自己创新的路。从量子化学的理论探索，到核燃料萃取的国防攻关，再到稀土分离的产业革命，他的每一次转向都不是单纯为了个人学术兴趣，而是为了国家最迫切的需要。

　　他曾说：“我有稀土情结，永远解不开。”这情结里，有对科研的执着，更有对祖国的赤诚。2015年4月28日，徐光宪逝世，享年94岁。但他留下的串级萃取理论，至今仍在守护着中国稀土产业的全球领先地位；他写下的《物质结构》，至今仍在哺育着一代又一代化学学子。

　　“事业比天大”——这是徐光宪一生的注脚，也是一位科学家对祖国最朴素、最深沉的告白。