文

漫漫求索科学路

—— 忆唐敖庆老师对我的培育

杨忠志

欣然接到吉林大学校长张希的电话，要我为《闻雁集》写一篇文章。我同意之后，沉思一天想到，我熟悉的是在吉林大学化学系受到的、特别唐敖庆导师对我的培育，使我从一个吉林舒兰莲花泥沟村出生的年轻人，走上了求索科学的漫漫路程，脑里浮现出许多往事。

大 学 时 代

1958年9月，我进入了东北人民大学（后改名为吉林大学）化学系学习，经过学校和老师们的精心培养，学业五年，于1963年7月毕业。

入学两天后，我们开赴修建新立城水库的战场，三班倒，一干就是三个月。那是个“大跃进”的年代，归来就参加大炼钢铁。接着大搞“半导体科研”，去扒炉灰，满脸满身黑灰，作原料炼锗……虽然我们不懂，稀里糊涂，但多少接触了化学，引起了好奇。

在学习了无机化学及实验、分析化学及实验、有机化学及实验、物理化学及实验、物质结构、晶体化学、高分子化学、高等数学、普通物理学、俄语等许多基础课程后，第四年和第五年，我进入了物理化学的化学动力学专业学习，有统计化学、化学动力学等课程，并做半年关于“草酸钠碘化反应动力学”的研究。许多老师的精心授课和谆谆教诲，都留下了永远美好的记忆。学习期间，还听过唐敖庆老师关于“原子能时代”的报告，沈家骢老师关于“高分子时代”的报告。三年级时，徐如人老师还带领我们去硼砂厂实习，接触了生产过程中的硼砂水溶液的偏光现象，引起了我对结构化学的兴趣。

从1952年至1962年，唐敖庆教授招收了物质结构、化学动力学和高分子专业的多名研究生。唐敖庆教授于1963年招收量子化学专业研究生，计划招生3名，报考人数27人，最后只招了1人。当年，吉林大学一共也只招了3名研究生。

强 基 础

我于量子化学研究生录取后，去拜见唐老师。他当时是副校长，很忙，还亲切接见了我。他告诉我，做研究生，主要靠自学，他要求我学习二卷本的《Quantum Mechanics》，是法国科学家Albert Messiah当时新写的，英文版。

我到书店买了书。对于一个化学系毕业的我来说，无疑等于看“天书”。不仅物理和数学难，而且我大学和中学都是学的俄文。我开始硬着头皮读，有时头皮都麻酥酥的，起来休息一会，再读。读的很慢，做些标注，反复地读，找些参考书。为了消化理解，我认真做每一章附加的习题，也是难做的。还好，大部分都做出来了。的确，自学这两卷书，对我做研究生和后来做量子化学的研究工作，打下了坚实的基础，这是唐老师有远见的设计。下面附上《Quantum Mechanics》两卷和所做习题的照片。

图1 作者读研时所读的《Quantum Mechanics》（量子力学）及所做习题。

近 前 沿

做研究生时，唐老师安排我做“红宝石能谱全分析”的研究。红宝石是激光工作物质，当时是科研的前沿。我与王志中等同志一起做。我们要熟悉唐老师等新发展的配位场理论方法，参与公式的推导与验证；我们要计算两个42维矩阵，每个矩阵元包含6个数的加和，我们十几个人分成每三人一组，三人同时计算一个数，使用的是手摇计算机，计算结果三人有一个对不上，就要再算一次，直到三人结果一致。计算矩阵元用了一年多的时间。求解这个矩阵，手工可做不了。我和王志中到东北工学院（现为东北大学）的计算中心进行求解计算。那里有一台电子管电子计算机，占了十几个房间，每秒计算五千次。计算中心安排了两个清华大学毕业的工程师帮助我们，做求解工作。输入文件用打孔机打孔纸带，校对很费事。

令人惊奇的是，我们计算的谱带峰位置和基态分裂的结果，与实验结果符合得相当好。这样，我可以在1966年7月研究生毕业。

严 要 求

关于“红宝石能谱全分析”的论文，1966年5月我就写好了，但唐老师非常严格要求，多次修改，直到1981年才发表。我写的关于“高分子HMO理论能谱全分解”的论文，也在唐老师那里审查和等待了三年才发表。

图2 1981年，“红宝石能谱全分析”发表在《高等学校化学学报》。

实 培 养

1978年，受教育部的委托，唐老师举办“量子化学讲习班”，为期两年，有高等学校的教师和科研院所的研究人员260多人参加，包括研究生38人，这些人后来成了量子化学和理论化学的教学和科研骨干。唐老师主讲量子力学和量子化学两门课程，每周两个上午的课时。唐老师指定我当他的助教，帮助准备习题和给研究生答疑。他每次都非常认真备课，冬天讲课时棉衣都湿透了。他讲课不拿讲稿，这也成了吉林大学化学院的传统。

1980年初，瑞士巴塞尔大学物理化学研究所所长海尔布鲁诺教授邀请唐老师派一个助手去他那里做合作研究。由于某种原因，拖了四个多月，才给海尔布鲁诺教授回信，提到派杨忠志去合作研究。海尔布鲁诺教授再来信时说，他那里是做实验的。当时，我也不想去瑞士，因为一是海尔布鲁诺教授对我们回信的拖拉不太高兴，二是当时美国也可以去进修学习，三是到瑞士去还要学习德语。唐老师语重心长地对我说，有理论再做些实验就更好了，尤其海尔布鲁诺教授是光电子能谱和分子轨道理论的专家，又通告了他，我们还是应该去，以后有机会去美国，国内国外，国内重要。我知道，唐老师是让我做理论又做实验，将来回来报效祖国。我同意他的意见，事实也表明他的建议对我完全合适，为我的未来科研创新打下基础。

在1980年8月，我去瑞士之前，唐老师派我去参加瑞典乌普萨拉大学Löwdin教授举办的“量子化学暑期学习班”一个半月，并随后应Löwdin教授邀请在那里做访问研究三个月。

图3 1980年，作者与Löwdin教授（右一）在一起。

1980年11月，我从瑞典直接去瑞士巴塞尔大学物理化学研究所，在海尔布鲁诺教授指导下做紫外光电子能谱的研究，并于1982年12月被授予博士学位，唐老师感到意外的惊喜。

图4 1981年，作者与海尔布鲁诺教授（左一）讨论。

唐老师非常关心我在瑞士的学习和研究工作，出国访问还顺道探望我。

图5 1982年，在瑞士巴塞尔大学。左起:孙家钟、John Maier、唐敖庆、时任瑞士使馆文化参赞、杨忠志。

在瑞士，做光电子能谱实验时，常常夜深人静，望着爬上西窗的月亮，心有所感，写下几句“乐追日月”。

乐追日月

月上西窗，人潜入，分子微观世界。

荧光屏上，显示着，谱图翩跹起舞。

电子飞转，原子合分，掀起生命波。

微观奥秘，倾倒多少学子。

遥想二十世纪，量子发现了，科学腾飞，众人协力，谈笑间，捅破奥秘之窗。

科学发现，年轻应忘我，勇闯迷宫。

探索自然，一生乐追日月。

路 漫 漫

1995年，经吉林大学领导和唐老师同意后，我转入辽宁师范大学工作。1997年，唐老师还打来电话，说“杨忠志你还是我的学生”，我回答说“我永远是您的学生”。

我的一项研究工作是关于“原子和分子边界的认知”，提出的新概念包括分子的形貌理论以及原子、离子的电子转折半径，与第一电离能有密切关系，这正是来自做“光电子能谱实验”的灵感。

我们假设，在电子运动经典转折点处，电子的能量等于分子的第一电离能的负值，则有方程成立，这里为分子中一个电子所受到的作用势，IE代表分子的第一电离能(Ionization Energy)，点R则定义为分子的内禀特征轮廓点，此方程为电子运动的经典转折点方程；所有此类内禀特征轮廓点的集合，即构成内禀特征轮廓。在这个特征边界轮廓上，再计算标志出电子密度，就定义了分子形貌，是首创的分子的量子化学模型。对于原子和离子，就分别定义了它们的电子转折半径。

值得一提的是，2018年，美国科学院院士Perdew等在PNAS上发表论文，引用关于分子形貌研究的9篇论文，在摘要和正文中称我们团队的研究是先驱性的，他们的研究工作是我们研究的延伸。

图6 美国科学院院士Perdew等在PNAS上发表论文，引用关于分子形貌研究的9篇论文。

分子形貌模型，作为分子的基本图像，可为定量形象地描绘分子间相互作用、相互识别以至反应，提供了一个强有力的工具。（关于分子特征形状的理论——III. 分子形貌上指示反应的区位和立体选择性，中国科学，2020）。

分子的世界是广袤的，千姿百态万千变化，对分子的探索永远不会停止。我们将一直秉承着研精覃思的精神，勤奋创新，乐追日月，潜心笃志，探索前进在科学的漫漫路上。

跋

1940年7月8日生于吉林省舒兰县莲花镇泥沟村（原法特区泥沟村）。

学习工作历程：1947-1949年在泥沟小学；1950-1952.7在水曲柳小学；1952.7-1955.7在舒兰一中；1955.9-1958.7在吉林一高中；1958.9-1963.7 在吉林大学化学系；1963.9-1966.7 在吉林大学研究生，量子化学专业研究生毕业，导师为唐敖庆教授。

1966.7留校参加文革；1968.8-1969.11，长春市塑料厂，当工人；1969.12-1972.12，吉林省柳河县向阳公社，做“五七战士”，当农民。

1973.1调回吉林大学化学系工作。1979年聘任为讲师。

1980.12-1982.12在瑞士巴塞尔大学访学，获博士学位，导师为海尔布鲁诺教授。在瑞士、瑞典、美国加州大学伯克利分校和LBL国立实验室、美国印第安那大学等地访学或合作研究5年多。

1983.6，在吉林大学理论化学研究所，聘任为副教授；1985.7聘任为教授；1993年聘任为博士生导师。1985.7-1990.7任量子化学研究室主任；1990.7-1993.7任吉林大学理论化学研究所所长。

1995.6后，辽宁师范大学化学化工学院，教授，博士生导师。

从事教学与研究工作多年。讲授《量子化学》，《分子轨道理论》，《微观反应动力学》，《光电子能谱学》，《化学时空》等课程。主要研究领域为理论和计算化学，发展新概念和新理论，阐明和预测分子的性质和功能以及动态模拟等，创建分子形貌理论(MFT)，建立单电子作用势的量子化学拓扑理论(OEPQCT)，构建新的浮动电荷极化分子力场（ABEEM PFF）；提出了分子中电子局域动能新定义；进行电子能谱实验及理论研究，获得了原始创新性结果。

曾主持多项国家自然科学基金面上项目和两项重点项目,多次主持国家自然科学基金资助的国际合作项目。专著有《量子化学》（唐敖庆，杨忠志，李前树，科学出版社，1982）；《大分子体系的量子化学》（杨忠志，叶元杰，唐敖庆，吉林大学出版社，2005）；紫外光电子能谱学（王建祺，杨忠志，科学出版社，1988）;《环芳的电子结构》（Edgar Heilbronner, Zhong-Zhi Yang，柏林，Springer出版社，1983）。

《量子化学》一书获国家优秀教材一等奖。1991年，《具有重复单元的大分子体系的量子化学研究及应用》（唐敖庆，杨忠志，叶元杰，李加波）获国家教委科技进步一等奖。2002年，获中国高校和辽宁省科技进步（自然科学）二等奖各一项。2008年，获中国教育部科技进步（自然科学）二等奖一项。

1991年国务院授予有突出贡献的专家享受政府津贴；1992年吉林省政府授予吉林省英才称号；1997年被评为“大连市优秀专家”；2004年荣获“全国优秀教师”；2005年辽宁省政府授予辽宁省优秀专家。