• 时代周报专访世界化学奖得主、中科院院士、武汉大学教授张俐娜:“听老师的话,当科学家”

    时事 > | Time Weekly - 2012-04-05 01:00:58
  • [摘要] 年过七旬的张俐娜,于2011年12月当选中国科学院院士,并在最近收获了2011年度美国化学会安塞姆•佩恩奖,这一奖项代表国际纤维素与可再生资源材料领域的最高水平,国内唯一获此殊荣的

    张俐娜

    本报记者 韩玮 实习生 范冰莹 发自湖北武汉

    “你快到时,先挂个电话来。今天天气好,我陪俐娜下楼散散步,晒晒太阳。”电话那头,武汉大学教授杜予民细心嘱咐时代周报记者。

    3月31日这天,他的老伴张俐娜接受胆囊手术快1个月了,身体正逐渐复原,但她有些“恼”。“本来是一个小手术,但医生特别慎重,‘害’得我这阵子只能疗养,什么工作也不能做。”正说着,杜教授递来茶水,她有些“挑剔”,“要热水”。“嗯,是热的。”

    张俐娜的一位学生后来笑着告诉时代周报记者,他们两老很恩爱,给张教授打电话时常常听到她“吩咐”杜教授,予民,……又一会儿,予民,……而杜老先生也乐意听她的。

    年过七旬的张俐娜,于2011年12月当选中国科学院院士,并在最近收获了2011年度美国化学会安塞姆•佩恩奖,这一奖项代表国际纤维素与可再生资源材料领域的最高水平,国内唯一获此殊荣的科学家。而由于手术,病榻上的她无法出席3月27日在美国的颁奖仪式,只能通过视频感谢120余名来自世界各地的科学家的祝贺。

    “其实,我的身体一直很好,而且,院士可以工作到80岁。”谈起科研,张俐娜依然充满激情。

    不过,一旁的杜教授偷偷叮嘱时代周报记者,“她身子虚弱,不要拖得太久”。然后,这位在可再生资源领域亦颇具声望的大学者走出病房,轻轻合上门,将时间留给记者和他深爱的妻子。

    听老师的话当科学家

    张俐娜1940年出生于福建省光泽县,其父原名张国熊,与中共早期领导人张国焘是嫡亲的堂兄弟。此后,他改名张杰,考入清华大学历史系;其间,与后来成为历史学家的谷雾光结为好友。因欣赏张杰的人品与才情,谷雾光将胞妹嫁于他,而张俐娜便是他们的长女。

    “我的母亲是中小学老师,父亲一直在大学图书馆当馆长,退休之后还义务工作十多年。他们都非常热爱自己的事业,他们对奉献及责任的诠释,影响我很多。”

    江西师范大学网站上一篇怀念老馆长张杰的文章写道:翻看他1985年的日记,我们可以清晰地看到几组惊人的数据:用毛笔在修补过的书的封面和书脊上写上书名、册次、索书号和登录号,84天共写8900余本,平均每天写106本;用毛笔在中外期刊合订本封面和书脊上写上刊名、刊期、卷次和年份,34天共写2346本,其中,中文期刊合订本平均每天写99本,外文期刊合订本每天写22本……

    父亲身上的品质似乎“家传”给了女儿。“我并非因为兴趣而选择化学,是责任让我对它产生了兴趣。当我选择学习化学并从事这个领域的工作后,我很投入、很认真,并因此取得了一些成绩,此时,成就感又推动我继续钻研,从而形成良性循环。”

    其实,1955年,张俐娜初中毕业时,恰逢国家扩大中师招生,拟为农村及偏远地区补充小学教员。“为响应国家号召,我决定报考师范专业。”但她的一纸志愿却被班主任马叔南“挡”了回来。

    “组织上认为你能力全面,希望你成为科学家。”当马老师将组织的意见传达给张俐娜时,她有些抵触,“我当时已打定主意当一名小学教员,而且还是被宣传的典型。”

    但很快,张俐娜想通了,决定服从安排。“我不承想成为大科学家,但希望自己做好科技工作,像父母及班主任期望的那样努力学习,为国家出一份力。”

    回忆当年,张俐娜不经意间反复提及诸多让当下的人们依然陌生的语义宏大的词汇,比如,奉献、责任、使命。而武汉大学基础医学院教授、张俐娜的学生陈云解释,这是一种真实的表达,她曾经接受的教育便是如此。“打个不恰当的比方,如今,不少人很务实,‘谁都可以下地狱,只要那个人不是自己’;但搁在那个年代,优秀如张俐娜者,她怀有一种强烈的使命感,我不下地狱谁下地狱?”

    “我所理解的‘责任’意味着:既然选择了科研,我就应尽量做好,即便是‘文化大革命’期间,父亲被送进牛棚,家里遭遇各种变故,我依然会认真完成每个实验。”

    “我生长在这片黄土地上,这不是某个人而是中国人的黄土地。我要建设它,这不会因为我的父亲被关押或者亲戚遭受迫害而改变。我会尽最大的努力孝敬父母,但我不会放弃科研。”张俐娜说。

    曾为毛主席专列研制刹车皮碗

    1963年,张俐娜从武汉大学化学系以优异成绩毕业,因出身特殊,家庭关系复杂,她没能留校,而是被分配至北京铁道科学研究院。在那里,她第一次体会到“成就感”。

    据称,“文化大革命”初期,中国曾发生过较严重的列车事故,一列运载越南留学生的火车从广州开往苏联,在寒冷的北方某地因刹车失灵发生故障,尽管司机凭借经验和技术避免了翻车,但车体严重损坏,一车留学生吓得全趴倒在车厢里。

    经调查分析,事故原因被认定为刹车皮碗失效。“由于橡胶不耐久,这种材料制成的皮碗在南方的使用寿命很短,而合成橡胶制品,尽管在南方经久耐用,但无法‘抵御’北方的寒冷,容易发硬、变脆。”

    进入北京铁道科学研究院后,张俐娜接手的第一个任务就是研制新型的刹车皮碗。看上去一副“娇小姐”模样的她,常常要带着新研制的皮碗,独自跑到天寒地冻的荒山僻野—黑龙江大小兴安岭地区进行机车实验,记录运行情况。

    张俐娜记得,自己经常搭乘运送牲口的农车,臭味很重。“旅馆条件也很差,风一吹,房门摇摇欲坠;而呆在房间里,四处的声响听得一清二楚,被子还散发着一阵阵臭味。”

    有一次,张俐娜从旅馆出发,要爬过一个坡儿才能搭上火车。当时,气温低至零下四十多摄氏度,冰天雪地里,她爬了好几次但都没有成功。眼看火车逼近,心急如焚的她意外碰见另一位远行者。他连拉带拽,好不容易才把年轻的张俐娜拖上坡来。

    几年后,张俐娜研发的刹车皮碗被运用于毛主席专列以及中国开往苏联的国际列车,性能很好。“由于时期特殊,这项工作没有报奖,但我这样的知识分子(指出身特殊,记者注)能被铁道科学研究院认为是受欢迎的学者,这是一种莫大的鼓励。”

    上世纪70年代初期,受到重用的张俐娜开始接手援外科研项目,直至1973年调回武汉大学。

    “我在铁道部研究院工作了十年,知道每个研究所都各司其职,我属于技术与化学研究所,管理材料。如果这方面出现状况,比如前述的刹车皮碗问题,那么,我们就负有责任。”

    “而去年的温州动车事故,关键在于接车车辆。对应的研究所只要有一个地方未考虑到位,那么,环环相扣,问题就会出现。而目前,我国对于质量控制的监督、检查并不严格,这就会导致严重的后果。”

    张俐娜告诉时代周报记者,对列车进行安全性设计时,通常会考虑保险系数,换言之,若出现来不及调度或其他情况,一般不至于造成如此重大的损失。“这是监管的问题。(如果到位了),有些东西是可以避免的。”

    工作十年仍是讲师

    1973年,当张俐娜申请调回武汉大学时,她与毕业后即留在武大工作的丈夫杜予民已分居十年,育有一双儿女。

    而鉴于她与堂伯父张国焘的亲属关系,张俐娜的申请被拒绝。不久,组织上又研究了几个方案供她选择,其一是在武昌车辆厂入职。“差一点,我就去了工厂,55岁退休。”

    其间,杜予民为妻子想了很多办法,甚至鼓起勇气找到彼时武汉大学的一把手、革委会主任纪辉“求情”。后经纪辉拍板,武汉大学化学系才多了一名助教。

    助教张俐娜非常勤奋,从不拒绝被分配的工作,做实验、带学生、校对别人的书稿,一样不落,只希望“千万别调离武大”。此外,主妇张俐娜还要照顾孩子、经营家庭。

    “家里的经济条件真正得到改善是在1997年以后,之前,一直感觉钱不够用。很长一段时间里,除科研教学外,我一有空就做些衣服、棉被。”年轻时的张主妇非常能干,两个孩子里里外外的衣服都出自她的双手,而且,还能在两个小时内做出多种菜式。她拿手的菜品不少,而学生最喜欢她下的面条,“软而不烂、色香味俱全”。

    1984年,张俐娜以访问学者的身份前往日本留学,那一年,她的职称是讲师。

    其实,早在北京铁道科学研究院工作时,张俐娜就曾自学英语,希望出国留学。“意识形态与经济、科学发达的事实不能混为一谈。即便‘文化大革命’期间,我也很清楚,必须向发达国家学习先进技术、科研方法,这与政治无关。”

    1983年,杜予民前往日本访学,此后,张俐娜赴日探亲,其间,她拿着著名化学家钱人元先生写的介绍信,拜访了大阪大学化学系的一位名教授,并参观了他的实验室。这位教授对张俐娜赞赏有加,邀请她进入实验室工作。

    初到日本时,张俐娜并不懂日语,“但我的自信心很强,相信自己可以学好。”不出两年,凭着每两天跟房东太太学习1小时日语以及每周两堂日语课的学习强度,她竟然已能说上一口流利的日语。

    不久,她自学计算机又是一个“传奇”。武汉大学化学与分子科学学院博导周金平告诉记者,张教授有记录的习惯,不管是学术研讨还是学习电脑,她都会拿个小本子认真摘记,写得有条有理。“学电脑时,她有时会询问我们,但同一个问题不会问第二遍。”

    而在日本留学期间,张俐娜感受甚多。“试想,1984年,在国内买一台黑白电视机还相当困难,而在日本,垃圾堆里就能捡到彩色电视。”对于从小接受爱国主义教育的她来说,这是“刺激”,也是鞭策。

    此外,她还发现,不少日本公司都非常重视高分子可再生资源的研发。“总有一天,石油会枯竭,而不可再生的塑料、橡胶对环境的伤害很大,所以,必须要寻找新的生物质来源,这意味着要从动植物体内着手,即,充分利用纤维素、甲壳素、蛋白质、淀粉等原料,逐渐替代石化产品。”

    1986年,张俐娜回国,她开始把目光瞄准生物质资源天然高分子材料科学的基础和应用研究,探索纤维素等高分子可再生资源的利用手段与路径。

    纤维素溶解术

    回到武大后,张俐娜着手组建自己的科研团队。而今,她的实验室已拥有近30名硕士、博士。“这是一支充满活力和激情的年轻团队,让我想起多年前访问Woodward教授(诺贝尔化学奖获得者)实验室的情景。”英国威尔士大学前校长Glyn•O•Phillips曾如此评价。

    博导周金平是其中一员,1996年从武大本科毕业后,他师从张俐娜,攻读硕博,并留校工作。而在张俐娜实验室,一项重要课题就是针对纤维素新溶剂的研究,这是2000年国家自然科学基金重点资助的项目。

    目前,纤维素溶解通常采用传统工艺,即加入有机溶剂,高温加热。这个过程成本高、耗能大,排出的“三废”危害环境。

    据不完全统计,2000年至今,全球每年对人造粘胶短纤的需求约300万吨,但由于传统工艺污染较大,美国、西欧等国的产量均大幅下降,只有中国与印度至今大批生产,中国的年产量甚至从几年前的不到50万吨增加至200多万吨。因此,改进纤维素溶解工艺具有较大的现实意义。

    2000年,当周金平随张俐娜开展实验时,摆在他们面前的问题是,如何利用尿素与氢氧化钠溶解纤维素。此前,张俐娜经过多年研究后发现,尿素、氢氧化钠、水三者配置后可以得到一种良好的溶剂。

    至于如何溶解,周金平最初的想法是“蒸汽爆破”,此前,日本有过类似做法。不过,当周金平匆匆跑到华南理工大学,借用爆破设备进行了一个多月的实验后,结果令人失望,纤维素的溶解性更差了。

    “通常,溶解有两种方法,或者加热,或者冷却。”张俐娜如此提点。而周金平则在阅读文献时发现,早在80年前,有人曾进行过低温溶解的实验,但对此,1995年发表的一篇综述性文章提出了质疑,认为这样的实验无法重复。

    既然如此,周金平便将装有溶剂与纤维素的装置扔进冰箱,“尝试一下”。不料,待重新取出时,混合物已冻成固体,而解冻后,周金平仔细一看,纤维素竟已完全溶解。

    “总算找到一个不臭的溶剂。”周金平有些高兴,因为,此前使用的溶剂常常伴有刺鼻的气味,而现在这种溶剂不仅环保,而且是常见的化工原料,价格低廉。

    2002年,张俐娜实验室给美国化学会下属的一份刊物投了一篇论文,介绍上述研究。不久后,他们收到一份回信,信上,两位评审人都对这一研究成果给予高度评价,其中一人认为,这是对发展迟滞的纤维素工业的重大突破。

    “一定程度上,正因为他们叫好,我们才意识到其中的价值。”周金平说。此后,张俐娜与她的团队逐渐完善了纤维素低温溶解的体系,包括溶剂中氢氧化钠与尿素的浓度配比,最佳的温度区间等。

    由于这种“神奇而又简单”的水溶剂体系具有在纤维素工业中推广的产业化价值,张俐娜荣获2011年度美国化学会安塞姆•佩恩奖。与此同时,她的团队已着手在江苏海安与河北唐山两地,进行纤维素溶解以及纺丝的产业化实践。

    张院士和她的学生

    在同行眼里,张俐娜是“大器晚成”。去年入选中国科学院院士时,她已过完七十大寿。尽管如此,她依旧和年轻时一样,“苛刻”地要求自己及科研团队。

    张俐娜实验室的“作息”规律是:一周工作6天,早上9点上班,下午6点下班。每隔一段时间,组员要定期向张教授“汇报工作”。而且,张教授的记性特别好,偶尔在武大校园里碰到自己的学生,还能就他的实验进度交流一番。

    陈云就曾领教过张俐娜的“功力”。一次,他操作一个实验,按照要求,需要将物品埋在地下,并定时浇水。陈云害怕自己忘记,便托母亲照料。而这一细节却被张俐娜记住,过了一阵子,她还不忘调侃一句,小陈,还让妈妈帮忙做实验吗?

    此外,张俐娜对论文的要求极为严格。通常,实验室成员上交一篇100多页的全英文博士论文,她至少要修改四五遍,最高纪录达到八遍。

    早时,周金平做论文,图表大多手绘,碳素笔沿着尺子画线,容易带出毛刺。“有几次,我觉得已经很好了,但张教授说不行,毛刺太多,必须重新画过。”

    偶尔,张俐娜的高要求、高标准会被学生抱怨成“吹毛求疵”。但实验室的李燃博士告诉时代周报记者,他们写文章比较轻松,相反,他的不少同学,因为导师关心得少,给刊物投送的论文会面临因逻辑错误太多而需要重写的尴尬。“张教授出品,必属精品。”

    “我做过统计,近十年来,张教授的实验室平均每个月都会发表两篇关于纤维素的论文。在座的120多位科学家,你们谁能超越她?”3月27日的颁奖仪式上,美国化学会的一位资深主编如此赞许张俐娜和她的实验室。

    除在科研上指导学生外,张俐娜也会与他们谈谈人生。“刚从日本回国时,家里的经济比较紧张,好在有之前申请的日本奖学金,所以,时不时要把日元换成人民币贴补家用。”

    “钱少就少一点,当时,我没有把经济看得很重。”但如今,张俐娜认为,国家应为年轻科研者提供工作、生活的基础条件,让他们可以静心研究。“这一方面,我们那个年代更好一些,至少不用为房子发愁,而今,一个年轻人若十几年如一日地诚心研究,不求经济回报,他的生活恐怕会十分窘迫。”

    撇开现实,张俐娜看不惯“急功近利”的学术做派。“有些年轻教授喜欢赶时髦,哪个选题热,他就跟风做论文,如此,成果容易发表,引用率也会提高,影响更为广泛。但很多情况下,这类课题的寿命不会太长。”

    “对于科研者而言,选题非常重要。首先,这应该是一个符合国家可持续发展和经济建设方向的基础科学问题;其次,具有应用前景;第三,从基础研究做起,再深入至实际应用,完成系统性的工作。”这正是张俐娜多年的科研路径。

    2010年8月,张俐娜70岁大寿,她的100多位学生从世界各地赶来祝贺,也有人发来邮件、视频。周金平送了张教授一幅世界地图,上面标注了她所有学生目前深造或工作的地点,显眼的记号几乎布满了整张地图,而这或许是张俐娜另一项让人叹服的“成就”。

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