诺贝尔人物:马库斯 化学故事数学表达

1923年7月23日出生于加拿大蒙特利尔市，尚在婴儿时期就与麦克基尔大学有亲密接触——母亲推着他在校园散步时就对他说：“你长大后要上这个大学。”他的两位叔父都是该大学的医学博士，果然，马库斯在此读到博士生毕业。马库斯从小喜欢读书，尤喜数学和化学。由于父亲学历不高，他的学术偶像是两位叔叔。但马库斯很爱自己的父母，他崇拜父亲的体育才能和母亲的音乐才能。在做博士后的时期，马库斯意识到自己对理论化学的兴趣，认为“做实验太花时间了，老有一种冲动想把那些实验用的玻璃器皿打碎”。由于加拿大没有研究理论化学的条件，1948年，马库斯向美国4所大学的著名教授申请做理论化学博士后，被北卡罗来纳州立大学的赖斯教授接收。1978年进入加州理工大学。马库斯是美国科学院、美国艺术与科学院院士，英国皇家科学院和中国科学院外籍院士。
　　
　　马库斯因“化学系统中电子转移反应理论方面的贡献”，于1992年独享诺贝尔化学奖，时年69岁。
　　
　　手记
　　
　　■马库斯把他的
　　
　　专用车位给我们用
　　
　　在见到马库斯之前，他就给了我一个意外，一直为我们联络科学家的王坚博士告诉我说：“马库斯希望你能采访一下他的中国学生。”我一时感到愕然，为什么？
　　
　　王坚把马库斯给他发的电子邮件打印了给我看。那是一封写得非常友好和客气的信，仿佛要迎接多年不见远道而来的好友，他附上加州理工大学的区域地图，细致周到地介绍到他的办公室怎么走，还告诉王坚，车不好停的话，可以停到他的固定车位上。受到大科学家如此的礼遇，实在令人有如沐春风之感。不过在信的最后一段，他介绍起了自己的中国学生高毅勤，他说高非常优秀，他的博士论文获得了化学系和加州理工大学2001年度最优秀论文奖，并说我会乐于采访他的。这个高毅勤因何赢得马库斯如此的推崇，实在令人好奇。
　　
　　我们按照马库斯的指导如期停在了写着他的名字的专用车位上。王坚下车后围着他的红色跑车转了一圈，开玩笑说：“诺贝尔获奖科学家把他的车位给我用，我应该拍张照留念。”要知道，由于要在加州理工大学采访多位科学家，那个车位被我们占用了将近一天呢。
　　
　　马库斯宽敞明亮的办公室并不难找，78岁的他站起身来迎接我们，高大的身躯要我们抬着头去仰视他的脸，但那张脸谦和友好，显得十分诚实，事实上在我们后来的谈话中，他一直体现出这种谦逊、诚恳的气质。他的办公室非常干净整洁，在他身后的电脑屏幕上，一只充当屏幕保护图案的时钟在静静地移动。我暗自思忖：这一定是个勤奋守时、一丝不苟的人。
　　
　　■我领会到他请我采访高
　　
　　毅勤的用意，百感交集
　　
　　不过谦和的马库斯并非一个很好采访的对象，我的意思是指他不是那种很有性格色彩的人，他很合作，有问必答，但所有的答案都是那么谦虚并力求中肯，或许作为一个科学家，使他觉得对问题的看法都应力求客观，不加入个人强烈的感情色彩。但在谈到他的研究时，他却滔滔不绝，给我们讲述化学反应中种种的现象。原本，就是用再通俗的话解释，理论化学研究中的很多问题对普通人而言也不太好理解，马库斯有关电子、分子、同位素的种种理论，很快就把我给搞晕了。即使是在过后几次整理翻译笔录时，这部分内容仍让我感到吃力。但马库斯的本色流露却使我感到放松：这是一个真正科学家的本色，他明显地热爱着他的研究。
　　
　　谈话中，马库斯又不止一次赞赏地提到高毅勤的名字，而在采访结束时，他亲自带我们走到隔壁，说高就在此。浓眉大眼的高毅勤戴着一副眼镜，相貌并不出众，但他却是加州理工大学优秀的博士毕业生，这可从他的论文获得今年该校唯一的优秀博士论文奖获得证明。高毅勤正打算回国效力，但他联系了多家单位，却没有一家愿意接收。联系到马库斯所讲“最终能使中国更好发展的是，很多在这儿学习和做研究的学生回到中国，而中国为他们提供相对良好的科研环境”的说法，我一下子领会到他请求我采访高毅勤的用意，不由得百感交集。
　　
　　谈起自己的回国，高毅勤有些无奈：“很多单位说，我们有的是人才，缺的是资金。你带着钱来我们立刻要你。”我真的希望如马库斯所想，我能对高毅勤的归国研究有所帮助，中国的发展真的需要这些学成归国的人才。
　　
　　对话
　　
　　记：让公众理解您的研究是不是件困难的事？您能尝试着给我们介绍一下吗？
　　
　　马：化学反应是各种各样的，其中一种和电子转移有关，这类化学反应很常见，例如在电池中、太阳光能转换中、光合作用中，我所做的研究就是发展了电子是如何转移的理论。我把电子转移的速率用数学公式表达出来，而且我还找到了不同化学反应中电子转移速率之间的关系，统一了电子转移反应理论。我因此而获得了诺贝尔奖。
　　
　　记：那您现在还继续这项研究吗？
　　
　　马：目前我有很多研究方向，其中之一还是关于电子转移的，在离子溶液和金属电极间的电子转移过程，由于电子的能量特别高，所以它们转移到金属原子的最高能级上，其中一些跳到较低能级上产生发光现象，我的一个学生试图用理论解释这一现象。第二个研究的课题与我发展的另一个理论有关，用来描述气态中的解离反应。还有就是研究臭氧层中氧同位素的变化，20多年来没有人能解释这个现象，我的一位中国留学生高毅勤在这一领域取得了重大突破。另外还研究光合作用中激发态电子的转移运动以及合成酶的机制。大自然给了我们无数的问题去研究，当我们解决一些之后，又会有更多的问题冒出来。
　　
　　记：做理论和做实验是否需要不同的智慧？
　　
　　马：至少需要不同的兴趣。我曾经做了17年的实验，我过去做实验的经历对后来做理论研究有很大帮助，我会考虑怎样用实验检验我的理论。当初我转向理论研究时，曾经认为“做实验浪费了我这么长时间”，后来才发现这段经历的好处。
　　
　　记：您的电子转移理论早在50~60年代就已经完成，直到1984年终于有实验证明了它，在这之前您有没有怀疑过自己？
　　
　　马：最有意思的是，在没有任何直接证明的时候，我对自己的理论一直非常自信。有些研究课题是有其薄弱环节的，你不能确定它是对的还是错的，这就需要做一些合理的、非常有逻辑的猜测，你希望这种猜测是对的。我的理论导出的过程非常清晰和明白，我坚信它是正确的。
　　
　　记：您在1992年才获得诺贝尔奖，您是否一直在等这个奖？
　　
　　马：这非常难以回答，在过去的10年甚至15年中，许多人告诉我我被提名了，但同时也有很多出色的科学家被提名。我获奖的几率不是很高，也没有想自己肯定能得到，但我得到这个奖也是合理的，应该说得奖并不非常出人意料，如果不得奖也合乎情理。
　　
　　记：据说在美国的科学家接到瑞典皇家科学院的获奖通知时一般都在凌晨，他们是否把您从梦中叫醒？
　　
　　马：他们没能这样，因为我不在家。他们在凌晨打来电话时，等待他们的是我的电话答录机，打电话的人显然不习惯这样，他什么也没说。我当时在加拿大某地开会，他们最后通过辗转的关系才找到我。
　　
　　记：您的意思是说，科学使我们更了解这个世界，使我们生活得更好吗？
　　
　　马：应该是这样。科学使我们对世界了解得更充分。也许一些与宗教有关的虚无问题目前科学还不能作出让所有人都满意的回答，但科学解决了很多实际的问题。同时很多新的问题不断地涌现出来，当我们解决了一些问题的时候，有可能带来了更深奥的问题。目前为止有很多焦点的问题是与科学、宗教、伦理都相关的，比如克隆人，科学似乎发展到了无所不能的地步，但这对于人类是很危险的。我过去从没想过这些问题，所以没有什么特别的想法。但我非常欣赏考虑这些问题的人，他们担心技术的发展会伤害人类。
　　
　　记：除了科学研究之外，你的业余生活是怎样的呢？
　　
　　马：我喜欢滑雪，以前喜欢打网球，如果有时间，我还喜欢读历史书。曾经我很喜欢弹钢琴，但在40年前我就不弹了，因为我发现我弹琴的时间竟然比做化学研究还多。我的儿子是一个很棒的钢琴家。
　　
　　记：也许您不做科学研究，会是一个很好的钢琴家呢？
　　
　　马：不会的，我学得太晚了。我母亲是一位很好的钢琴家，在我5岁时她就教我弹琴。6个月后我放弃了，她说：“你会因此而后悔的。”她说对了。这之后我只是瞎弹，没有上钢琴课。多年以后，我去拜访一位做钢琴老师的朋友，我弹了一首曲子，他很不友好地跟我说，我这样的水平根本不该弹贝多芬。于是我就重新开始上钢琴课，我非常喜欢音乐。
　　
　　记：您是中国科学院的外籍院士，也十分推崇自己的中国学生，您能谈谈对中国和中国学生的印象吗？
　　
　　马：我有很多来自中国内地和台湾的学生，这些学生从整体而言都非常好，我指的是最近这些年的学生。很多年前科学在中国刚刚起步，学生的质量不是很好，但随着这些年中国的发展和教育的进步，学生质量提高很快，另外，能进入加州理工大学的学生都是相当优秀的。我去中国访问过多次，非常高兴能看到中国的快速发展，有很多新的实验室建起来。不过我认为最终能使中国更好发展的是，很多在这儿学习和做研究的学生回到中国，而中国为他们提供相对自主的科研环境。但这需要时间，有些东西对美国而言比较容易做到，因为美国建国时什么也没有，一切都是新建立的，而对于一些古老的国度来说，要改变很多既定的事实并不很容易。不过令我感触很深的是，在中国人们很尊重知识，这非常好，这是发展科学的第一步。你们人很多，也许有很多优秀的科研人才，逐步改善你们的科研环境之后，会发展得非常好的。