劉若莊（1925年5月25日~2020年10月8日）,，中國共產(chǎn)黨黨員,，中國科學(xué)院院士，著名物理化學(xué)家,，中國計(jì)算化學(xué)奠基人,，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授，開創(chuàng)了中國電子結(jié)構(gòu)計(jì)算,，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(jī)導(dǎo)體和半導(dǎo)體理論計(jì)算、激發(fā)態(tài)勢能面和光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理探索等方面取得了豐碩成果,。

1  教學(xué)相長,，理論與實(shí)踐相結(jié)合

 1927年，量子化學(xué)的誕生開啟了探索微觀化學(xué)世界之門,。但直到50年代末,，量子化學(xué)還處于理論發(fā)展階段，并且我國關(guān)于它的一切還停留在淺表性研究,。

  尚未碩士畢業(yè)的劉若莊在跟隨物理化學(xué)家唐敖慶教授進(jìn)行科學(xué)研究時(shí),，逐漸將注意力放在化學(xué)反應(yīng)的理論應(yīng)用上，并形成將已有理論應(yīng)用于實(shí)際例子以說明或解決問題的科研思路,。這也為中國量子化學(xué)的發(fā)展開創(chuàng)了一個(gè)新的方向,，即應(yīng)用量子化學(xué)。

  1951年,，劉若莊被聘請到輔仁大學(xué)任教,。因1952年全國高校院系調(diào)整，他隨輔仁大學(xué)化學(xué)系一同并入北京師范大學(xué),。當(dāng)時(shí)北京師范大學(xué)還處于重教學(xué),、輕科研的狀態(tài)，劉若莊以超前的認(rèn)識和獨(dú)到的見解,，不斷向領(lǐng)導(dǎo)提出建議,。他認(rèn)為科研與教學(xué)是相輔相成的，高校任課老師必須要有科學(xué)研究,，在與同行交流中了解先進(jìn)理論,，在科研中掌握實(shí)踐技能,，提高教學(xué)能力。

  1955年,，劉若莊重新拾起因繁重教學(xué)而被擱置的真正的科學(xué)研究,。受L.C.Pauling的《化學(xué)鍵的本質(zhì)》一書及唐敖慶教授的文章啟發(fā)，他開始研究“水分子間氫鍵的鍵能”課題,。

  氫鍵，是氫原子同時(shí)和兩個(gè)電負(fù)性較大的原子如氮,、氧,、硫結(jié)合形成的相互作用。這種相互作用廣泛存在于有機(jī)體系和生物體系,，是深入理解化學(xué)反應(yīng)和生命現(xiàn)象及過程的不可忽略的基本科學(xué)問題,。

  劉若莊將化學(xué)鍵作用能的近似計(jì)算公式和理論方法應(yīng)用計(jì)算氫鍵鍵作用，以量子力學(xué)原理出發(fā)得到水分子模型,，計(jì)算水分子中氫鍵的鍵能,，從而說明了形成氫鍵的主要作用力。這種創(chuàng)造性地利用電子云的概念解釋氫鍵本質(zhì)的方法遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)時(shí)國際上流行的點(diǎn)電荷模型,。這也意味著劉若莊在獨(dú)立學(xué)術(shù)研究道路上邁出了重要的一步,。

  隨后劉若莊又對氫鍵進(jìn)行了其他方面研究。

  60年代初期,，他帶領(lǐng)學(xué)生研究紫外吸收光譜,，通過對比其他形成氫鍵的體系的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，證實(shí)異丁基異腈,、異丙基異腈與萘酚之間可以形成氫鍵,，并且從量子化學(xué)角度，采用電子配對法,，對異腈與羥基形成氫鍵的共價(jià)成鍵作用的大小以及離位能進(jìn)行計(jì)算,，從理論上說明異腈與羥基之間能夠形成氫鍵。

  這項(xiàng)工作被錄入1965年“全國科學(xué)技術(shù)研究成果”中,。劉若莊的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的科研思路不僅走通了,，走得還分外順利。這在60年代前后,，無疑是超前的,。

2  借改革春風(fēng)，開展系統(tǒng)量化研究

 1974年,，劉若莊與北京師范大學(xué)其他學(xué)科同仁組成了量子力學(xué)小組,，以多學(xué)科結(jié)合形式開展對量子力學(xué)的研究、探討,。他們用量子化學(xué)方法研究離子注入機(jī)理的工作成果,，后獲得1978年科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng),。

  1978年，劉若莊和同事一起創(chuàng)辦了量子化學(xué)研究室（2005年與物理化學(xué)教研室合并,，更名為理論與物理化學(xué)研究所）,，并開始研究生培養(yǎng)。面對著師資力量和硬件設(shè)備的嚴(yán)重缺乏,，他與同事通過自力更生和爭取外部資源,，解決一個(gè)個(gè)困難。

  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(jìn)的知識,。這使得量子化學(xué)研究室一開始就以高起點(diǎn)開展教學(xué)和科研工作，在研究室教學(xué)中也逐漸形成了理論與實(shí)踐相結(jié)合,、占領(lǐng)學(xué)術(shù)制高點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式,。

  為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和突破，他最先嘗試將能量分解方案發(fā)展用于分析反應(yīng)過程中過渡態(tài)和中間體各組分間的作用本質(zhì),，并且完成了贗勢能量分解方案和能量梯度法,。

  “贗勢”顧名思義，是一種假想的位勢,，是為了簡化計(jì)算而發(fā)展起來的一種經(jīng)驗(yàn)方法,。一般認(rèn)為，原子之間的相互作用是由原子的價(jià)層電子決定的,，而內(nèi)層電子的貢獻(xiàn)很小甚至可以忽略,，因此，在研究體系的狀態(tài)變化時(shí),，只考慮價(jià)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化就足夠了,，而內(nèi)層電子的運(yùn)動(dòng)可以近似地用事先擬合好假想的勢函數(shù)表示。

  1984年,，他提出新的贗勢能量分解方案和贗勢能量梯度法,，創(chuàng)造性地采用贗勢從頭算法，來代替日本著名量子化學(xué)家Morokuma的能量分解方案中的全電子從頭算法,，得到了一種以贗勢從頭算為基礎(chǔ)的變分能量分解方案,，從而使含重原子的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究得以實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工作在1987年讓劉若莊榮獲國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),。

3  挑戰(zhàn)新難題,，探索光化學(xué)領(lǐng)域

 不滿足于平淡的重復(fù)性工作，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,，開始向光化學(xué)領(lǐng)域的奮進(jìn),。

  他與學(xué)生方維海在研究丙烯醛的光解離反應(yīng)機(jī)理時(shí),，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前結(jié)論雖可以研究清楚基態(tài)和激發(fā)態(tài)的兩條反應(yīng)途徑，但已有結(jié)果無法解釋反應(yīng)如何回到三重態(tài),。不滿足于當(dāng)前成就的他們花費(fèi)大量時(shí)間深入研究,，最終得到了一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，即廣為接受的不交叉規(guī)則對于多原子體系來說具有局限性,，認(rèn)為含三個(gè)或以上原子的體系,，原理上勢能面之間是可能交叉的。

  經(jīng)過實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改善,，這個(gè)發(fā)現(xiàn)已被證實(shí),。他們還總結(jié)出研究光化學(xué)反應(yīng)的有效途徑之一是將ROHF和MRCI相結(jié)合，并創(chuàng)造性地將反應(yīng)途徑方法用于研究激發(fā)態(tài)反應(yīng)的全過程,。

  1998年，劉若莊與得意門生方維海再度攜手合作,，繼續(xù)光化學(xué)反應(yīng)研究,。在他們科研成果的推動(dòng)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(yù),。

  1999年，劉若莊當(dāng)選為中國科學(xué)院院士,，十幾年后,，他的學(xué)生方維海也當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

  2003年,，他們的成果“勢能面交叉與光化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)理論研究”榮獲教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),。這項(xiàng)工作結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，解決了系列有機(jī)分子光化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)理問題,，應(yīng)用和發(fā)展了量子化學(xué)的理論方法,。

  劉若莊一生專注科研，他的精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)著后輩學(xué)子奮斗前行,，獻(xiàn)身科研,，為祖國的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

劉若莊心語

 搞科研首先要有自己的研究方向,，要有自己的想法,。要老跟著原先導(dǎo)師做，就不會(huì)有自己的發(fā)展,。

  搞科研要不怕吃苦,，做科學(xué)研究要有執(zhí)著精神。一個(gè)人哪怕只做出一點(diǎn)點(diǎn)的成績,，都需要艱苦奮斗,，沒有什么巧的路可走,。

  做學(xué)問不能固步自封，拓寬國際視野十分重要,。

  教了一輩子的書,，能夠成為對學(xué)生在做人、做學(xué)問方面有所幫助的好老師,，是我一生的追求,。我希望我做到了這一點(diǎn)。

  我覺得我是中等人才,，不是什么特別聰明的人,，但我很努力。

  雖然我這一輩子都不太平坦,，但是讀書期間很幸運(yùn),，總能碰到好老師。 

延伸閱讀

年少清苦曲折完成求學(xué)路

1925年5月25日,，劉若莊出生于北京一個(gè)書香世家,。當(dāng)時(shí)，家道中落,，一家人生活十分清苦,，一度需要借款維持生活。這也使劉若莊較早養(yǎng)成了質(zhì)樸,、篤實(shí)的品質(zhì)和作風(fēng),。

  受父親“無一日不讀書”文人情懷的潛移默化和母親嚴(yán)厲的教育影響，劉若莊培養(yǎng)并保持著閱讀的習(xí)慣,，讀書成為他生命中不可分割的一部分,，也是他日后開展科研工作的有力后盾。同時(shí),，父母誠實(shí)做人,、認(rèn)真做事的態(tài)度更讓劉若莊印象深刻，成為其做人的畢生追求,。

  他上中學(xué)時(shí),，正值抗日烽火燃遍華夏大地。受戰(zhàn)事影響,，劉若莊六次易校,，輾轉(zhuǎn)求學(xué)，堅(jiān)持完成初高中學(xué)業(yè),。1943年,，他放棄保送機(jī)會(huì)，憑借優(yōu)異的成績考入私立北平輔仁大學(xué)化學(xué)系,。

  進(jìn)入輔仁大學(xué)以后,，老師們?nèi)耘f用英語授課,，這對很多學(xué)生來說都是一件比較痛苦的事情，因?yàn)樯险n聽不懂,，也跟不上老師講課的速度做筆記,。這對劉若莊并沒有一點(diǎn)妨礙，他的筆記上不僅有老師寫在黑板上的內(nèi)容,，還有老師講出來的內(nèi)容,。因此，大學(xué)期間劉若莊經(jīng)?？既嗟谝幻?。

  1947年，劉若莊考入國立北京大學(xué)理科研究所化學(xué)部攻讀研究生學(xué)位,，師從號稱北大“三大民主教授”之一的袁翰青教授,。這期間，他學(xué)會(huì)了最基本但很重要的一項(xiàng)能力——查找文獻(xiàn),，為今后的實(shí)際科學(xué)研究奠定了基礎(chǔ),。1950年尚未碩士畢業(yè)的劉若莊留校工作，成為了物理化學(xué)家唐敖慶教授的助教,，從此開始了教學(xué)和科研之路。

推動(dòng)國際科研交流和人才培養(yǎng)

做學(xué)問不能固步自封,，拓寬國際視野十分重要,。這是劉若莊清醒的認(rèn)識。自1979年開始,，他就多次參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議,，并且和國內(nèi)同行積極籌備中日雙邊理論化學(xué)討論會(huì)，多舉措推動(dòng)中國與國際理論化學(xué)同行的全面,、深入交流,。

  與此同時(shí)，長年教書育人的劉若莊深知“授人以魚不如授人以漁”,。在科教過程中,，他十分重視學(xué)生“舉一反三”思維的培養(yǎng)。他在給學(xué)生講授薛定諤方程時(shí),，會(huì)介紹薛定諤的思想方法,、方程提出時(shí)所處的量子力學(xué)創(chuàng)立背景及其對物理和相關(guān)學(xué)科的深遠(yuǎn)影響，潛移默化地幫助學(xué)生樹立聯(lián)系與發(fā)展的觀點(diǎn),，培養(yǎng)他們辯證地看待世界的習(xí)慣,。

  劉若莊還積極將自己所學(xué)所感與他人分享，以推動(dòng)知識的普及,。為了讓更多人能系統(tǒng)地了解量子化學(xué),，1977年他在著名期刊《化學(xué)通報(bào)》上連續(xù)發(fā)表兩篇文章,，并在1983年根據(jù)教學(xué)體會(huì)編著《量子化學(xué)基礎(chǔ)》，向人們系統(tǒng)介紹量子化學(xué)的發(fā)展及理論應(yīng)用,。

  1984年,，受教育部委托，劉若莊利開設(shè)“量子化學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算講習(xí)班”和“物質(zhì)結(jié)構(gòu)助教進(jìn)修班”,，講授量子化學(xué)相關(guān)知識和科研成果,，培養(yǎng)國內(nèi)訪問學(xué)者。

  劉若莊對于學(xué)術(shù)的態(tài)度一直都是認(rèn)真而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。他在研讀文獻(xiàn)的時(shí)候,，一定會(huì)對文獻(xiàn)里現(xiàn)成的公式重新推導(dǎo)一遍，直到完全研究明白