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大家好，我今天要讲的题目是钱学森是个化学家
这个题目大家听起来可能会觉得有点意外，确实很少有人这么讲，因为我觉得这是一个非常重要的事情。
它关系到我们对基础科学之间关系的认识、现代科学和现代的高技术之间的关系，以及我们中国未来发展的一些事情。
当然这是我个人的观点，大家都知道钱学森是著名的力学家，是火箭和导弹之父，是我们中国的“两弹一星”的功勋科学家。
他不仅在中国做了这些重要的贡献，早年他在美国的时候，在美国的科学和导弹技术，在飞行和导弹技术发展上面，也做了非常多的贡献。
所以我现在要讲他是一个化学家，大家一定会觉得意外。
但是大家也不应该觉得那么意外，因为我是一个化学家，钱学森先生是我上学时的导师的导师，他一定跟化学是有足够的关系的。
所以大家可以看到钱学森，指导他的研究生马兴孝教授的照片，当时是在《光明日报》上面发表的。
上面讲钱学森，是中国科学技术大学化学物理系的教授，那么化学物理系是什么？
你们可能也没听说过，因为中国科大的化学物理系，是中国唯一一个大学里面的化学物理系。
如果我们要讲钱学森是个化学家，第一个问题就要说化学究竟是什么，大家可能对化学都有自己的理解，我对化学的理解非常简单，化学就是变化的科学。
如果要去找中国古代的化学的话，中国古代的化学就是《易经》，《易经》就是变化的科学，变化的学问。
实际上这里边的关系也还是非常正确的，《易经》里面会说自然界的基本元素是什么，金木水火土。
它们组成的物质是什么性质，它们之间怎么相互作用怎么变化，所以这是真正的化学，要研究变化，首先就要研究物质本身的性质。
所以化学还要研究物质的组成，它的基本的性质以及它的变化，所以这就是化学。
化学的现象是到处都有的。
我们经常看到科普的表演，有时别人会表演燃烧，表演各种各样溶液变化的性质，这些是化学。
另外这些东西也是化学，火箭里边飞行燃烧的过程、原子弹爆炸的过程，这里面都涉及到非常多变化的事情，这些都是化学研究的内容，化学也是非常实用的技术。
我们知道人类从古到今，有两个方面的追求是永远存在的，一个是追求财富，一个是追求健康。
跟财富有关的要去炼金，跟健康有关就是要炼丹。
我相信再过五千年，再过一万年，人类还是要做这两件事情，除非我们不再追求财富，也不再追求健康。
我们现在的炼金术，比如像芯片的制造，比如药物的发现和生产，这些东西都是跟化学有关的，非常重要的应用。
如果你要想去赚钱的话，就要去做这些事情，就要做炼金术或者是炼丹术，从古到今都是一样的。
但是对化学的研究来讲，我们并不仅仅去研究这些宏观的现象，或者是一些应用的东西。
我们是要从原子分子的层次上，去研究物质的性质，研究它的机理。
左边这个图上面给大家讲的是，化学里面很重要的一部分是合成，我们的所有的材料、药物，我们生活里面用到的所有的东西，都跟化学有关。
它们是合成化学的结果，我们要理解合成化学的过程，控制它的过程，我们要控制合成东西的性质，我们需要对化学的结构进行了解，需要对化学反应的程度进行了解，和化学反应的过程进行了解。
而它的基本的理论，在20世纪量子力学、统计力学和现代的实验方法发展起来之后，化学成为了一个非常广泛的、复杂又实用的东西，也是有着非常复杂的技术和理论的一门学科。
如果我们要理解现在的化学家都在干什么，那么他们真正在做的化学研究。实际上可以用三个M来表示，第一个M是Make，是合成制造。
第二个是Measure，是要做精确的测量，前面的一些老师讲到的报告里面做了很多的测量，光谱的测量等，也都是化学家每天在做的事情。
像我自己就是一个光谱学家，就在研究界面的一些分子的结构，动力学，用光谱来做。
第三个事情是要做Model，要去计算，用理论来描述化学的现象，要计算化学物质的性质，要计算化学的过程，所以把这三个M理解了之后，你就知道了化学家在干什么事情，不仅仅是像以前我们通常理解的一样，化学家都是在做一些瓶瓶罐罐的东西，把一些溶液，把一些气体给混合起来，那是最基本的化学。
现代的化学远远超出这些，所以化学不仅仅是瓶瓶罐罐的化学。
这两张照片是我以前在国外的时候，我自己的实验室，这上面的用的都是激光器，用光学平台上面的超快激光来测量分子的性质。
我们不仅要去测量这些性质，还要自己去构造这些仪器，发现它的原理，然后来做这些事情，所以很多现代的化学是这样做的。
像我在复旦大学的同事王凤燕教授，她为了研究一个这么简单的化学反应，即铝原子跟氧分子的反应，她要用到这样非常复杂的设备。
既要有复杂的真空设备、电子检测设备、计算机控制 CCD，还要有各种各样的信号处理，和仪器控制的设备，来研究一个化学。
所以现代的很多化学的实验室里面，都是在做这些复杂的事情，那这些东西有什么用？
大家想一想，这些技术都是现今真正的高技术所涉及到的东西，你要去做芯片，你要去做光学的控制，你要去做真空，你要去做纯的东西，所以这些东西都是跟这个有关系的。
所以现代化学有很大一部分是在做这样子的研究，它不仅仅停留在瓶瓶罐罐的层次上面。
所以要是理解了现代化学，不仅仅是在瓶瓶罐罐的层面的时候，就可以在某种程度上理解。
为什么钱学森是一个化学家？他显然不是经典的、古代的，那种做瓶瓶罐罐的化学家，他是做现代化学的化学家。
而且他是对中国现代的化学，做出最大的贡献的一个科学家。
那么化学是什么东西？
化学是要从原子和分子的层次来理解事情，像了不起的物理学家费曼教授，他也是钱学森当年在加州理工学院的教授。
他比钱学森还要年轻，他在他的最著名的《费曼物理学讲义》上面，他在这里面讲过一句非常重要的话：“什么是最重要的知识？如果由于某种灾难，人类所有的知识都没有了只能留下一句话给后代的人们，那么什么是我们要告诉他们的，最重要的科学知识。”
他说。我们要告诉他们，物质是由原子组成的。
其实他讲的还不够，物理学家们很多时候只看到原子。
但实际上如果不告诉他们，原子上面还有分子的话，那么人类不知道要花多少年
才能去发现这些知识。
所以跟化学有关的，原子和分子层次上的东西，是人类最重要的科学知识，那么钱学森在费曼之前，也是这么认识的。
在1950年的时候，他在美国火箭协会的杂志上写了一篇文章，叫做《物理力学——一门新的工程科学》，他在这上面文章的第一句话就是说“物质是由原子分子组成的，所以要解决现代工程科学的问题，必须要从原子和分子着手”，这是他在当时提出来。
物理力学这门学科的出发点，跟费曼是一样的，他们抓住了世界上最重要的科学的问题。
因为传统的工程很多都是宏观的，但是现代的很多工程的问题，比如说要高速地飞行，要有火箭的燃烧，要有各种各样的一些东西。
在这种情况下，如果研究这些东西，人们对火箭的飞行是没有办法控制的，所以钱学森从这个角度认识到现代的很多工程的问题，不能够用简单的方法。
通过先做小规模的实验再去放大，必须要从原子、分子的原理去了解，物质的性质是怎么变化的，然后再来研究这件事，他才提出了这个学科，所以这是非常重要的一个概念。
更有意思的一件事情是他在这篇文章里边，引用了很多的文献，都是从《化学物理学报》上面来的。
钱学森为什么会做化学物理系的教授？为什么他们当年会创建化学物理系？
这样一个独特的，只有中国科技大学才有的这么一个系，我就是从那个系毕业的，钱学森的学生是我的老师。
钱学森做了很多的贡献，我们不能说他仅仅是一个化学家，但是从他创立了物理力学，他从工程科学的角度来认识到，原子和分子的一些基础科学的重要性，在中国建立了这样一个学科。
从这个角度上来讲，他是一个化学家，中国科大化学物理系是钱学森和郭永怀创办的，这是非常有意思的事情。
因为钱学森是一个力学家，郭永怀也是一个力学家。
郭永怀也是他所在的加州理工的同学，是他的师弟，后来是康奈尔大学航空工程系的教授，1956年回国以后，成为了中国科学院力学所的副所长。
所以中国科大的化学物理系，是一个非常有趣的系。
郭永怀先生，我们在新闻里面都会看到他，他是我们系的第一任的系主任，他是“两弹一星”里面，真正对“两弹一星”，有实实在在的重要贡献的人
化学物理系非常有意思，它的系主任是力学所的副所长，它的副系主任是中国学院化学所的所长。
所以它是一个跟化学系有关的系，居然不是化学家在当系主任，而是个副所长当系主任（化学所）所长当副系主任。
因为有钱学森在那里，钱学森在系里面只是当了教授，他为什么没有当系主任呢？因为他是中国科大的力学系的系主任，他不能同时当两个系的系主任，所以他就让郭永怀去当化学物理系的系主任。
化学物理系的历任系主任，第一任是郭永怀，他是力学家，第二个是卢嘉锡，他曾经是做过中国科学院的院长，后面是我当时的老师，俞书勤老师和何天敬老师，他们都是中科大化学物理系毕业的。
后面的包信和校长，他现在是中国科技大学的校长，还有杨学明院士张东辉院士，都是历任的系主任，化学系还有其他的著名教授。
我们刚才已经讲过了钱学森，比如朱清时是中国科大的校长，后来也是南方科大的创始校长.
他也是我们化学物理系的，还有吴奇、杨金龙等，所以化学物理系是这样的一个系。
这是第二届的化学物理系的，物理力学专业的毕业的照片，正中间的第二排是钱学森，他往左边数两个就是马兴孝老师，他是钱学森的研究生，当时也是系里面的助教.
讲了半天化学物理了，大家可能要问化学物理，究竟是一个什么样的学科？它究竟是物理还是化学？
如果我们望文生义的话，会说物理化学可能是化学，化学物理可能就是物理.
有的人真的是这么认为的，而且化学物理有很多的，物理的方法、理论和实验的这些东西，所以很多人说，化学物理就是物理学家去做化学。
实际上化学生物学也是化学，物理化学是化学，化学物理也是化学，生物化学是化学，化学生物学也是化学，这才是真正的理解。
那么化学物理是怎么来的？
化学物理诞生的一个标志，是1933年的《化学物理》杂志的创刊，那么它的第一任主编，是1934年的诺贝尔化学奖的获得者，哥伦比亚大学的Harold Urey教授。
他们当时为什么要成立这么一个学科？
因为随着量子力学、，统计力学和现代物理方法的发展，很多人用这些东西在原子分子程度上去研究现代的化学，这些人并不被传统的化学家所接受。
传统的化学家还是认为，要做瓶瓶罐罐的这些东西。
比如电化学或者是胶体化学，这些东西才是化学。
所以后来这些走在化学前沿的人，没地方发表文章，他们自己就成立了一个新的杂志。
要想知道这段历史可以看这一本书，是90年代出版的，叫做《PHYSICAL CHEMISTRY FORM OSTWALD TO PAULING》。
这个照片上面的人是Wilder Bancroft，曾经是非常著名的化学家，康奈尔大学的教授做过美国化学会的会长，他是物理化学杂志的创刊人他在当时就认为这些人做的都不是化学。
什么是化学呢？就是要做胶体化学、电化学等，这些传统的物理化学才是化学。
他自己是很好的一个化学家，他的导师也是得过诺贝尔化学奖的能斯特，所以他虽然是一个化学家，但是他认为这些新的化学不是化学。
当时他的理解是非常有问题的，因为在三十年代的时候，大家对大分子还没有认识，都认为蛋白质还不是分子而是胶体，他当时做的这些事情，到了五十年代之后，被大家发现都不是太靠谱，所以他就被人遗忘了。
尽管他在当年是非常有影响力的化学家，所以我们说他们是站在了历史错误的一面，On the wrong side of history。
实际上，想一想这件事情，我们应该感觉恐惧的。
就是我们中国现在的很多人，即使是做化学的人，他们还是认为那才是真正的化学，很多时候有的人会认为，我做的这种不三不四的东西，不是真正的化学。
但什么是真正的化学？那么请看看这张照片上的这七个人。
这七个人都是有史以来最伟大的化学家。
二十世纪，这里面有五个诺贝尔奖获得者，有两个是超过诺贝尔奖获得者的，比如路易斯。
我们在中学课本上就学过他的很多概念，路易斯结构式、路易斯酸、路易斯碱等等，各种各样的光化学的概念，连我们的‘光子’这个词英文的photon，都是他发明的，而不是别的物理学家发明的。
Langmuir是发明Plasma（等离子体）这个词的人，他是一个地地道道的化学家。
《化学物理》杂志创刊号里面，一共有16篇文章，这七个人都在里面发表文章。
为什么？
因为传统的化学杂志不让他们发表，人家说他们不是真正的物理学化学家，化学物理到底是化学还是物理？我们从它的主编的情况就可以看得到。
从1933年到现在所有的主编，包括现在的主编是我们华人，是厦门大学毕业，在宾夕法尼亚大学获得博士学位的，连天泉教授。
所有的教授都是化学系的教授，没有一个是物理系的教授，其中有一个很独特的，就是做了十几年的主编的Joseph Mayer，他是统计物理学家。
杨振宁和李政道在芝加哥念书的时候，都是跟他和他的太太学的统计力学，尽管他是化学的教授，但是他曾经还做过美国物理学会的会长。
这其实不稀奇，因为我的博士导师和我的博士后的导师，他们也都做过美国物理学会化学物理的分会的主席。
我自己也是美国物理学会的一个会士，所以从这里可以看得到，现在的物理和化学之间的交织，我们对现代科学的理解会不会有所不同。
这是非常重要的一件事情，如果我往上数的话，Joseph Mayer是我的导师的博士后导师的博士导师，我们科学的传承是这样的。
其实我们可以回头去看MIT，20世纪最伟大的一个物理学家约翰 斯莱特（John Slater），他在量子力学里面做除了很重要的贡献，而且他主持了MIT的物理系好几十年的工作。
他在1939年，写过一本书叫做《化学物理引论》，在序言的第一句话就是讲物理学和化学的分离是很不幸的。
他说，在十九世纪的时候，化学和物理学有比较明显的区分，进入二十世纪有了量子力学，有了统计力学和现代物理的方法之后，所有的物理和化学的界限已经没有了。
这是在三十年代国际上，就可以认识到的事情，但是到今天，大多数人的思想中对化学物理认识，还是认为，它们是分得很开的，大家以为我在这里是替化学讲话的，实际上我是在替现代的科学讲话。
现代的科学是物质科学和生命科学，基础的部分是融合在一起的，它们都以量子力学、统计力学为基础，以实验方法为基础。
所以这才是我们今天真正应该认识的科学，我们在中国科大的化学物理系研究的主要方向，这些都是现代化学和物理化学的主流方向，这些方向在中国的绝大多数的化学系里面是非常薄弱的。
我前面讲到的三个M，第一个M在我们中国的化学系和材料系里面，是比较多的，后两个M测量和理论是非常薄弱的。
这些东西存在的一个问题，就是我们的化学系和国外的化学系是如此的不同，那么它会有什么后果？它对我们国家的科学发展，对高技术的发展有什么影响？
我们今天经常讲到一些卡脖子的问题。
比如说芯片、新药、发动机，这些东西看起来，好像都跟化学没有直接的关系，表面上看是一些工艺和技术的问题。
但实际上是关于我们的基础科学，我们对它的理解、我们的概念和研究的内容，还有培养的人才的问题，实际上钱学森对这个问题是清楚的。
他提出技术科学的概念，去做这些基础的科学，这是他在1961年的时候，给2000多人讲怎么做导弹的时候讲的最后一句话。
他说：所有的尖端技术，无非都是数理化的基本的规律。
这个事情跟任正非讲的是一样的，任正非讲：要做芯片，砸钱不行，得砸数学家、物理学家和化学家。
但是我们都知道，到了媒体上就只写成数学家、物理学家，就没有化学家什么事了。
凡是这样认为的人，他们就是不知道现代的芯片工业是怎么回事，我们知道信息时代的炼金术，一个是软件，一个是硬件。
软件里面最有名的就是像比尔盖茨这样的人，硬件里面最有名的是戈登 摩尔，他是英特尔创始的三巨头之一，也是世界上最有钱的人之一，他有好几百个亿的财产，是加州理工学院物理化学的博士。
那么他们的三巨头，有做半导体物理的、有做化工材料的，那戈登 摩尔为什么有名呢？
小学生都知道的摩尔定律，就是他提出来的，他是英特尔的创始人。
戈登 摩尔的博士论文写的是亚硝酸氯胺和二氧化碳的红外光谱研究，硝酸分子和光化学分解的观测，跟我一样是做分子的红外光谱的，是做动力学的。
大家知道我们中国的芯片工业很落后，比如在上海去年科创板上市的中微半导体
里面主要的技术人员，他们的老总尹志尧，就是我们化学物理系毕业的物理化学的博士。
他们的副总倪图强博士，也是我们化学物理系毕业的，而且他还是我真正的师兄，他也是马老师的研究生，后来到美国去念了博士。
跟我一样的，还有苏兴才，我讲这些东西不是在说，只有化学物理在做芯片，我是在告诉大家 ，在芯片工业里面，有很关键的、很重要的一部分，是现代的物理化学和化学物理的工作，这是我们要认识到的。
比如我们讲量子信息科学跟化学有什么关系？
我们知道量子信息科学里面最重要的Charles Henry Bennett，做了最基础的贡献的，如果这个领域要得诺贝尔奖，我想他应该是三个人之一的。
他实际上是化学系毕业的，而且是物理化学的博士，因为物理化学家整天都在研究最复杂的量子力学，解最复杂的方程。
所以量子信息里边的那些量子数学，对他们来讲，至少从数学和技巧上来讲是很简单的事情，我们西湖大学的理学院的院长以前是布兰代斯大学化学系的主任，他就说：这是我们化学系毕业的学生，为什么中国人认识不到，因为他是物理学家。
我们知道化学和物理之间，不是一个单向的关系，并不是说有很多做物理的人来做化学，其实也有很多化学的人去做物理。
比如说2013年得诺贝尔物理学奖的Peter Higgs，他是提出上帝粒子的科学家
他是五十年代获得化学博士的人，他做的是分子振动理论的一些问题。
而且他自己讲，他是从这里面学会了对称性的概念，把它用到基本粒子的物理里面去，然后他写出这个文章。
还有另外一个我们知道的像杨振宁先生，以前也是做分子振动的，他在国内跟吴大猷，他在去美国留学之前在西南联大的时候，他也是做这个的，他对对称性的理解也是从那里面来的，我们讲到化学、物理、数学和人工智能。
这有三个人，前面两个是英国了不起的理论化学家，一个是Charles Coulson，另外一个是他的学生Longuet-Higgins，前年得了图灵奖的Geoffrey E.Hinton。
现在做人工智能的其中做AI的教父的一个人，他实际上是Higgins的Ph.D.学生，所以基础科学之间的这种关系，它的来源，它是怎么来的，这些东西如果我们没有了解的话，那我们在很大程度上是没有办法去理解。
现代科学和高技术之间的关系的和它的基础，我们讲到发动机，看起来是一个这么大的复杂的机器，但是请看看里边那些有颜色的部分，它实际里面都是燃烧的过程。
整个发动机都是为了控制燃烧的过程，所以对燃烧化学的理解，才是发动机设计的精髓，这不是我自己作为一个化学家在那里吹牛。
第二张图是前年我们在中国化学会开会的时候，他们的燃烧化学分会，四川大学的李象远教授在这里讲，现在我们终于认识到燃烧化学，在发动机里面的重要性。
当时在会上做报告的，还有中国空气动力学中心的乐嘉陵院士，他其实是当年钱学森带出来的小朋友。
他现在已经是院士了，他在这个报告里面就在讲，他说，发动机里面的关键问题，跟物理化学的测量、物理化学的建模和对燃烧过程的理解是非常关键的。
只有在理解这些的基础上，我们才能去知道，发动机的每一个部分，它所用的材料是到底要去控制什么东西。
比如说我们化学物理系的系主任杨学明院士，他研究的化学反应都非常简单，你看，氟加氢生成氢加氟化氢，这样的一个化学反应，大家说可能这只有理论上的意义，其实不是这样子的，因为它是我们做化学激光的高技术的最基本的问题。
他们的工作出了两个院士一个做实验的杨旭明，另外一个是做理论的张东辉，都是我们化学物理系的。
1959年得诺贝尔生理学奖的，Arthur Kornberg和他的儿子是2006年得诺贝尔化学奖的Roger Kornberg，Arthur Kornberg在他的后几十年他一直在讲，他说化学是生命科学的语言，他认为生命科学和现代医学，都是用化学的语言来表述的，所以他不希望大家把化学和生命科学分开。
他认为更多的化学家应该去做生命科学的问题，而更多的生命科学家要学会化学的基本语言，然后才能促进生命科学的发展。
他的儿子Roger Kornberg，也是化学物理的博士，但是他是做生命科学的问题，获得诺贝尔化学奖的，所以你知道这些基本的科学，把化学和物理结合起来，然后在分子和原子层次上，去研究现代的科学是多么的重要。
所以我们回到我今天演讲的最后的问题，钱学森讲说，为什么我们的学校，总是培养不出杰出的人才？
我想我们的学校不是没有培养出杰出的人才，偶尔还是有一些很杰出的人才的，但是在钱学森看来，我们应该培养更好的、更杰出的人才，能够真正在国际上去做创新的人才。
当时他说很大的原因是我们没有独特的创新的东西，老是培养不出人才。
我认为，当我们认识到钱学森是一个化学家，而且对中国现代的化学有重要的贡献。
他建立了这个一个系，培养了这么多的人才，而且我们今天在中国的化学系和在国外的化学系，如果你看到一个中国人，是做现代的物理化学和化学物理做得不错的，基本上有一半的可能性你问他，他可能是中国科大化学物理系毕业的或者是在那里上过研究生的。
所以我认为这件事情非常非常的重要，而且这关系到我们对基础科学的认识，对现代高科技的认识，以及我们中国的未来。
谢谢大家！
