2022年07月15日 星期五
诺奖人的成长路
一套化学书带他走上科研之路
□ 王 恒

    诺贝尔化学奖获得者乔治·欧拉在致中国青年一封信中说:“科学提供有关物质世界的基本知识,科学家的工作扩大了我们的知识领域,并为技术发展打下了基础;而技术的发展可以满足人类的要求,而且给全世界的人民提供更美好的生活。中国的科学事业继续大步前进,成百万的、有才能的、辛勤工作的年轻中国学生们——明天的科学家——是未来的真正希望。我相信,在将来,许多人会对科学作出基础性的贡献,有些人可能最终获得诺贝尔奖。但是科学的重要性,不应当用奖励来衡量,而应当用它对人类知识和进步作出的贡献来衡量。在这个意义上,科学是真正国际化的,并且为全人类的合作提供了最大的希望。”

    地下室做实验感受化学带来的魅力

    1927年,欧拉出生于匈牙利首都布达佩斯,他的父亲是一名法官。家族中过去从未有人对科学感兴趣。欧拉在学校里受到了严格的训练,许多课程极具挑战性,甚至近似于残酷。其中包括持续8年用拉丁文以及用德文和法文进行写作的课程。这一切对于精力旺盛的欧拉来说都算不了什么,这种教育使欧拉打下了很坚实的基础知识。

    欧拉回忆往事时无限感慨地说:“我上高中时对化学没什么兴趣。那时我的兴趣在人文学科上,特别是历史、文学等方面。”欧拉认为过早地接触专门学科领域常常会导致思路过窄,容易失去平衡,达不到培养通才的目的。现代科学各个领域是相互启发的,很多新兴科学是多学科知识之间交叉形成的。

    有一年过圣诞节,欧拉的朋友收到一套化学书,他们就在朋友家的地下室开始做一些实验。这是他第一次感受到化学带来的魅力。当醋或盐酸中滴入几滴碳酸氢钠时,两个好朋友着迷地观察实验中放出的二氧化碳气泡。在完成了书中的一些常规实验后,他们勇敢地做了更加有趣的实验,结果引起爆炸。这次爆炸毁坏了他们的化学书,也炸毁了他的化学兴趣。

    但欧拉最终还是选择了化学,欧拉认为化学的应用范围广阔。一方面,化学是理解生物生命过程的关键,同时又是生命和健康的重要基础;另一方面,化学家制造了各种化合物,满足了人们日常的生活。

    中学毕业后,欧拉进入布达佩斯技术大学,学习有机化学。化学是一门非常倚重实验的科学,有机化学更是如此。该校注重对学生进行基础实验能力方面的培养,这为欧拉日后的研究工作打下了坚实的根底。

    第二次世界大战之后的匈牙利百废待兴,学校里缺少研究工作的基本条件,很多做实验用的基本化学药品也无法得到,只能自己动手制作。由于缺少通风设备,欧拉和同事们被迫在一个密封并装了风机的阳台里做实验。欧拉和同事们就是在这样艰苦的条件下,开展了对含氟碳氢化合物的研究。

    发现制备“长寿”高浓度碳正离子的方法

    1957年,欧拉移民到加拿大的蒙特利尔。他在安大略省萨尼亚道氏化学公司新建的探索研究实验室工作,开始寻找使碳正离子保持稳定的方法。道氏化学公司在实际生产中很需要了解碳正离子在化学反应中的作用,所以给了欧拉很好的待遇,使他可以专心从事科学研究,并放手让欧拉自由地按照自己的愿望去做。这种宽松的科研条件,使欧拉的才智得以充分发挥。在道氏化学公司工作的7年中,欧拉和同事一起发现了使碳正离子保持稳定的方法。

    碳正离子是有机反应中常见的有机中间体,对碳正离子的研究是物理有机化学的重要基石之一。一般情况下,碳正离子很难被稳定到可以被分离的程度,只能作为溶液中瞬时反应的中间体来研究,这就为研究工作带来很多困难。人们对碳正离子进行研究时发现,它的“寿命”非常短,因此不能直接用仪器观测到它的“庐山真面目”。欧拉的贡献在于他发现了制备“长寿”高浓度碳正离子的方法,有了浓度高而且稳定的碳正离子,就可以用仪器进行观测,从而得到稳定和活化的碳正离子结构的详细资料。

    欧拉的发现首先对化学工业的发展具有很大推动作用,通过对碳正离子的分析能够发现廉价制造化工产品的方法。此外,新药品的研制、塑料制品的生产都可以从欧拉的方法中得到启示。从某种意义上说,无铅汽油也得益于他的发现。

    1994年10月12日,瑞典诺贝尔基金会宣布:该年度的诺贝尔化学奖授予乔治·欧拉,以表彰他在有机化学方面作出的杰出贡献。

    (作者系原中国科技馆研究员)

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