2023年11月1日,金涌走進(jìn)北京師范大學(xué)良鄉(xiāng)附屬中學(xué),與學(xué)生們分享科學(xué)趣聞。新京報記者 王遠(yuǎn)征 攝
院士寄語
幾乎沒人看得出金涌已經(jīng)88歲了。
他面色紅潤,聲音響亮,走起路來不要人攙扶,自評身體沒有年輕時好用,但不妨礙他聽人說話,日常閱讀寫字。
他退休前研究化工,經(jīng)過了近70年的學(xué)術(shù)生涯,是國際公認(rèn)流態(tài)化、反應(yīng)工程領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科發(fā)展與實踐推動的領(lǐng)軍人物,成為中國工程院院士和清華大學(xué)博導(dǎo)。退休后,他花大把時間做科普,線上線下,對民眾、對領(lǐng)導(dǎo)、對企業(yè)家。
2023年11月1日,在北京師范大學(xué)良鄉(xiāng)附屬中學(xué),由北京市科協(xié)主辦、北京科學(xué)中心、新京報社承辦的“院士專家講科學(xué)”活動中,金涌院士為青少年帶來了一場特殊的科學(xué)課。院士為什么要做科普?金涌的答案是,“科學(xué)家不僅要做科研,創(chuàng)造知識,同時還要傳播知識,惠及大眾,要在青少年的心中種下科學(xué)的種子”。
“面包干”的日子
1935年,金涌出生在北京,他由奶奶撫養(yǎng)長大,祖孫二人寄居在姑姑家中。他向新京報記者回憶,“我父母感染肺結(jié)核,我5歲前后他們就都去世了,我小時候他們甚至沒有抱過我,因為怕傳染給我,都是我在窗戶外邊,他們在屋里逗逗玩玩”。
金涌早熟,成績好,一路讀書到高中,高二時,他被聘到東城區(qū)團(tuán)委做組織員,“冬天下著雪,我背著書包串商店,負(fù)責(zé)找徒工談心,家里怎么樣啊,有什么樣的啟發(fā)覺悟啊”,那一年,他發(fā)展了18個團(tuán)員,成立了1個團(tuán)支部。
1953年,金涌因高考成績優(yōu)異被選入北京外國語學(xué)院留蘇預(yù)備班,已過耄耋之年的金涌還記得,自己當(dāng)年“數(shù)學(xué)成績好,最想就讀的專業(yè)就是數(shù)學(xué)”。當(dāng)時的學(xué)生們有一種時髦的講法,“數(shù)學(xué)好才最能體現(xiàn)人的智商水平?!?/span>
但最終金涌被安排進(jìn)化工專業(yè)學(xué)習(xí)。進(jìn)行了將近一年的俄語培訓(xùn)后,1954年,他被送往蘇聯(lián),臨行之前,這批學(xué)生受到當(dāng)時高級別領(lǐng)導(dǎo)的接見,“我們的助學(xué)金比一個部長的工資都高,假如在那不好好念書,就對不起家鄉(xiāng)父老,成績不好,你自個就沒臉,就卷鋪蓋回來?!?/span>
當(dāng)時,金涌每天早上7點起床,“連走路帶吃飯到教室”,下午下課后,直接鉆進(jìn)圖書館,“不到晚上12點圖書館關(guān)門絕對不會出來”,即便在課間有丁點兒的空閑,也被用來向蘇聯(lián)的同學(xué)請教俄文,“整整5年沒有看過一部電影”。
這種擯棄一切娛樂的生活狀態(tài)一度被同窗們笑稱為“面包干”,“他們說我們干巴巴的一點水分也沒有”。但最終,金涌以所有科目滿分的成績畢業(yè)回國,苦行僧般的努力換來了當(dāng)?shù)貙W(xué)生和老師的敬佩。
化工領(lǐng)域的先驅(qū)
1959年留學(xué)回國后,金涌被分配到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)任教。1973年,由于中科大不再設(shè)立放射化學(xué)專業(yè),金涌和同系的另外幾位教師一起來到了清華大學(xué),繼續(xù)教學(xué)與科研工作。
當(dāng)時教學(xué)條件簡陋,金涌和同組教師,帶著18名學(xué)生,到一家化工廠開門辦學(xué),他們早晨參加勞動,下午在工廠進(jìn)行講課,還需要參與配合改造一臺損壞的蘇聯(lián)進(jìn)口大型流化床反應(yīng)器。
沒有設(shè)計流化床方面的工程經(jīng)驗,金涌便帶著師生查詢國際上流化工程學(xué)術(shù)上的最新進(jìn)展,到北京化工研究院借用實驗設(shè)備、在車間反復(fù)測試數(shù)據(jù),直到最終任務(wù)圓滿完成。
1979年,金涌領(lǐng)銜創(chuàng)建了清華大學(xué)反應(yīng)工程研究室(FLOTU)。長期在湍動流化床、高速氣固流化床反應(yīng)器、氣液固三相流化床反應(yīng)器、顆粒技術(shù)及反應(yīng)-反應(yīng)、反應(yīng)-分離耦合等領(lǐng)域進(jìn)行深入的教學(xué)與研究工作。
多年來,金涌獲得了諸多原創(chuàng)性學(xué)術(shù)成果,通過氣固湍流流場時空結(jié)構(gòu)研究,提出了氣固流態(tài)化流型轉(zhuǎn)變的機(jī)理模型和定量判據(jù);進(jìn)行了氣固并流下行床流體力學(xué)、傳遞學(xué)的系統(tǒng)研究,并進(jìn)行了團(tuán)聚流態(tài)化行為的提出和基礎(chǔ)研究。
在工程開發(fā)應(yīng)用研究方面:發(fā)明了湍動流化床新型復(fù)合內(nèi)構(gòu)件,改善了流化質(zhì)量,解決了工程放大的難題,成功地用于指導(dǎo)六種工藝,三十余臺大型工業(yè)流化床反應(yīng)器的改造或設(shè)計。所研究的氣固循環(huán)流化床、氣固超短接觸催化反應(yīng)器,移動床重整反應(yīng)器、大型節(jié)能干燥裝置等已成功地應(yīng)用于工業(yè)過程,在生態(tài)化學(xué)工程與工藝、產(chǎn)品工程、亞微米與納米粉體技術(shù)研究與應(yīng)用方面也取得重要突破,獲得顯著經(jīng)濟(jì)和社會效益。
1997年,他當(dāng)選為中國工程院院士。
從被組織安排,到“干一行愛一行”,金涌在化工領(lǐng)域深耕幾十年,他對化工懷有深厚感情,“化學(xué)工程是跟人類的生存密切相關(guān)的,衣食住行都離不開化工,種田用的肥料、殺蟲劑,汽車的汽油,電池的燃料,裝修用的水泥、玻璃,這些全是化工人做的,沒有化工就支撐不了現(xiàn)在的文明社會?!?/span>
科普匠人
退休之后,金涌把大量的時間用在科普上,他曾在許多場合提到過自己熱衷科普的原因,那是多年前一次與一線化學(xué)老師的座談會上,他質(zhì)問道,“你們?yōu)槭裁礇]在中學(xué)培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的熱愛?化學(xué)如此關(guān)鍵。”老師反駁說:“培養(yǎng)學(xué)生,是你們院士的職責(zé)。你們不干,卻來問我?”金涌當(dāng)時無言以對,他感到慚愧,并將這個問題帶到了中國工程院,引發(fā)了更深層次的思考。
“一線老師們的確不清楚科學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,點燃學(xué)生好奇心的事,的確得我們來做?!?/span>
2009年,經(jīng)金涌發(fā)起,中國科學(xué)院、中國工程院43位院士聯(lián)名發(fā)表了《振興化學(xué)與化學(xué)工程教育,從中學(xué)生抓起》的倡議書,號召通過化學(xué)化工的科普教育,讓更多青年學(xué)生了解化學(xué)化工專業(yè)的前沿進(jìn)展。2012年,該項目分別被列為中國工程院和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會重點資助項目。
那幾年,金涌也沒有閑著,他記得,自己曾先坐飛機(jī),再轉(zhuǎn)火車,最終乘坐汽車到達(dá)一處偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)校進(jìn)行科普,“學(xué)生們都很激動,結(jié)束后還要拿著本子讓簽名”。他意識到,偏遠(yuǎn)地區(qū)的孩子資源少,要投入更多精力,將科學(xué)輻射至更廣泛的地區(qū)。
回京后,他拉來自己的學(xué)生、清華大學(xué)的老師們,還有多位院士,其他高校的專家們,親自去談贊助,拍攝短片,制作配套科普書籍,希望能讓青年學(xué)生了解化學(xué)化工的內(nèi)涵和深度。
經(jīng)過6年的不懈努力,2016年5月,題為《探索化學(xué)化工未來世界》的視頻短片及配套科普書籍終于由清華大學(xué)出版社出版。
做了這么多年科普,金涌的經(jīng)驗是“不要講道理,而要講故事,講很多很深的道理,結(jié)果就適得其反”,他認(rèn)為,真正的科普不是要教給孩子們知識,而是引發(fā)孩子們的科學(xué)興趣,“把他們‘勾引’過來,在他們心中種下科學(xué)的種子。”
2023年11月1日,走在秋日的校園里,入眼滿目金黃,金涌覺得自己“確實是老了”,這幾年來,他的脾氣越來越好,“我現(xiàn)在很隨和,但年輕時候?qū)W(xué)生是相當(dāng)嚴(yán)厲的”。他不拘小節(jié),隨身帶著的包是2019年一次會議的紀(jì)念品。他說自己閑不住,總愛去實驗室,去和同行們交流科學(xué)問題。工作日,他要繞著小區(qū)走5000步,到了周末,他的固定行程是到圓明園散步,目標(biāo)步數(shù)是一萬。
他常常在校園中閑逛,清華園中有一處地質(zhì)之角,金涌記得有塊石頭上刻著愛因斯坦的名句,“每天我都無數(shù)次地提醒我自己,我的內(nèi)心的和外在的生活,都是建立在其他活著的,和死去的人的勞動的基礎(chǔ)上的,我必須竭盡全力,像我曾經(jīng)得到的和正在得到的那樣,做出同樣的貢獻(xiàn)”。
這也是金涌的一生寫照。
“對科學(xué)有興趣,對國家的發(fā)展有責(zé)任感”
新京報:您為什么以化學(xué)為終生之業(yè)?
金涌:實際上并不是我選擇了化學(xué)。我1953年中學(xué)畢業(yè)的時候,因為高考分?jǐn)?shù)高,直接被錄取到留蘇的預(yù)備班。我填的志愿是數(shù)學(xué),因為當(dāng)時我覺得想體現(xiàn)一個人聰明,就得數(shù)學(xué)好,后來組織安排我學(xué)化工,我還有點不高興。但干了一輩子,我現(xiàn)在完全是干一行愛一行了。
新京報:您的學(xué)生時代的學(xué)習(xí)生活是什么樣的?
金涌:剛開始到蘇聯(lián)的時候,下了火車,一個中國的高年級學(xué)生把我?guī)У剿奚?,給了我功課表,就像把我扔在這大海里了。我第二天早上一醒,都不知道自己在哪呢,聽廣播一句聽不懂,我說這次慘了。
我們5年沒看過一部電影。冬天天冷,我們7點多到學(xué)校后就不再出來了。每天上課上到下午4點多,直接鉆圖書館,圖書館晚上12點關(guān)門,我們就12點才回宿舍,12點以前絕對不會出來的,每半個鐘頭干什么,小本都規(guī)劃好了,不能有一點時間浪費。下了課我們也不出去,在課間和蘇聯(lián)的同學(xué)請教俄文。
最后我們大概有百分之六七十的學(xué)生都做到每門功課滿分,所以上世紀(jì)50年代的留蘇學(xué)生給當(dāng)?shù)貙W(xué)生和老師的印象簡直太另類了。但他們也很佩服中國學(xué)生的毅力。
最后發(fā)畢業(yè)證書的時候,中國學(xué)生的證書一摞紅的,真是露臉。
新京報:能不能介紹一下您的研究?
金涌:我是做化工的,我想特別提到的一個研究進(jìn)展是,2001年我們的反應(yīng)工程研究室能夠成噸制備碳納米管了。當(dāng)時這是一個世界性的難題,大家聽了我們能做成都很震驚。
碳納米管是1991年被發(fā)現(xiàn)的,這是化學(xué)及材料學(xué)很熱的研究領(lǐng)域,為什么呢?碳納米管的傳熱性能可與金剛石媲美,導(dǎo)電電流密度可達(dá)銅的1000倍以上,強(qiáng)度是鋼的100倍,重量僅是鋼的1/6。國際學(xué)術(shù)研究認(rèn)為,它是一種非常有潛力的超強(qiáng)、超韌材料及下一代半導(dǎo)體材料。剛發(fā)現(xiàn)這種材料的時候,碳納米管只能按克生產(chǎn),我們的團(tuán)隊能實現(xiàn)碳納米管的量產(chǎn),就能應(yīng)用到工業(yè)中。
但實際上,我們的研究并沒有被中國的企業(yè)家們所看到,他們幾乎一竅不通,都不知道什么是碳納米管,更別提該怎么用。過了幾年,還是一個外國公司說可以賣給他們,我們沒辦法,只能200萬美元賣掉了,因為再不賣只能砸手里,后來人家把碳納米管用在鋰電池里,現(xiàn)在每年能有幾百億的利潤。
從這個之后我就一直在想,這么好的材料,怎么中國的企業(yè)家不來買,不來用。后來我琢磨明白,科學(xué)研究和企業(yè)之間是有距離的,企業(yè)家們不知道、不了解最新的研究進(jìn)展,那就很難很快地將最新的科研成果運用到實際生產(chǎn)中,這還真的需要學(xué)者專家來向企業(yè)家們做科普。
我們的團(tuán)隊后來發(fā)現(xiàn)可以把碳納米管跟石墨烯做結(jié)合,石墨烯是個平面,碳納米管是個柱子,用碳納米管把石墨烯一層層架起來,形成了立體的納米材料。
這個材料做出以后,有外國企業(yè)希望大量買成品,我們就去調(diào)查,他們的用途是什么,結(jié)果發(fā)現(xiàn)人家是把納米材料填入鋁片中,做成電極。我們也因此找到了應(yīng)用方向,告訴了企業(yè)怎么用,中國公司也愿意買單,他們把這個材料用到了電池里,后來促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
所以真的還是要科普,讓企業(yè)家了解技術(shù),真正有利于制造業(yè)的發(fā)展。
新京報:您對現(xiàn)在的年輕人,有什么樣的期待?
金涌:現(xiàn)在的年輕人不用說,當(dāng)然很聰明,但我覺得我們尤其要培養(yǎng)我們的學(xué)生對科學(xué)有興趣,對國家的發(fā)展有責(zé)任感。
不能讓學(xué)生成長為精致的利己主義者,清華有個地質(zhì)之角,里面有塊石頭上刻著愛因斯坦的名句,“每天我都無數(shù)次地提醒我自己,我的內(nèi)心的和外在的生活,都是建立在其他活著的,和死去的人的勞動的基礎(chǔ)上的,我必須竭盡全力,像我曾經(jīng)得到的和正在得到的那樣,做出同樣的貢獻(xiàn)”,我們還是要培養(yǎng)學(xué)生的品德,要知恩圖報。
新京報:您怎么看科技報國?
金涌:其實一直以來,我都感到愧疚,我們2000年以前培養(yǎng)出來的學(xué)生基本上全都出國了,為什么不留在國內(nèi)呢,這個問題我也在想,但我后來意識到,人家出去之后,不能說就對國家沒有貢獻(xiàn)了,而且絕大部分人都是對中國有感情的,后來我們經(jīng)常請出去的人回來做兼職教授,多來交流,這也有助于我們了解國際最新的研究進(jìn)展,現(xiàn)在回來的年輕人越來越多。
新京報:您怎么看待當(dāng)今年輕人所認(rèn)為的“生化環(huán)材”是“天坑專業(yè)”?
金涌:我認(rèn)為恰恰相反。我自己是搞化工的,化學(xué)工程是跟人類的生存密切相關(guān)的,衣食住行都離不開化工,沒有化工就支撐不了現(xiàn)在的文明社會,還有一些高端制造,比如高檔的碳纖維,之前我們不會做,需要進(jìn)口,就容易被“卡脖子”,后來我們把這個技術(shù)難題突破了。
我覺得這些前沿學(xué)科,應(yīng)該以變化的眼光來看待,時代是進(jìn)步的,應(yīng)該找準(zhǔn)一個方向深入鉆研,在自己的領(lǐng)域做到一流。
同題問答
1 新京報:您覺得科學(xué)家應(yīng)該具備的關(guān)鍵素質(zhì)是什么?
金涌:最重要的我覺得是好奇心,科學(xué)家一定要有發(fā)現(xiàn)問題的能力,不能發(fā)現(xiàn)問題,也就根本談不到解決問題。當(dāng)然,科學(xué)家應(yīng)該具備很多能力,其他的大家都說得很多,我提兩個大家不太留意的,一個是,能夠用簡單形象的語言把自己研究的東西講給老百姓聽,愛因斯坦說過,無論你的研究內(nèi)容有多深奧,假如你不能用非常簡單形象的語言說給老百姓聽,你就沒有研究透。
另一個是,說服別人的能力,讓別人跟著你一塊思考,同意你的思考,這個也是需要的。
2 新京報:如何讓小朋友們愛上科學(xué)?
金涌:讓青少年們完全懂科學(xué)的前沿,這是不可能的,我有的時候跟同學(xué)們座談,很多孩子問,我聽完你說的,我怎么還沒懂,你給我再講具體怎么了,我說我怎么講你也懂不了。
真正的科普并不是給你講懂,而是講這個東西有多奇妙,它多有意思,或者對人類多有好處,就只給你種一個種子,叫你覺得很好奇,你下決心這一輩子干這個事兒。比如愛因斯坦,他說他小時候就因為聽了一個報告,說你要能跑得跟光一樣快,你會看到一個什么樣的情景,他覺得非常好玩,他一輩子就干這個事了。
我覺得院士就要“勾引”學(xué)生,有些東西他原來不知道,結(jié)果我們一講,他有了興趣,覺得這個也值得我去干。
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