很早我就对科学产生兴趣,与我对数学从小就有兴趣有关。在上初中时,我迷上了化学和实验室化学仪器。我在高中所受的教育是一流的,由具有奉献精神的大师授课,男女生分班,接下来的时间就是麦吉尔大学的学习生涯,按照当时的规定还要进行学位学习。我大学时代的导师卡尔A · 温克勒(Carl A. Winkler)擅长于化学反应速率的研究。他因其在化学动力学上的创造性研究而荣获诺贝尔化学奖。温克勒以他的表率为化学实验室营造了一种钟情于研究的风气,并因此深得学生的爱戴。
在麦吉尔大学求学期间,与其他化学系学生相比,我主修了更多的数学课程。1946年,我获得麦吉尔大学的哲学博士学位。与此同时,我参加了在加拿大国家研究院(NRC)新公布的博士后计划研究。该项研究计划日后非常有名。当时,我们以初级研究员的身份参与一些辅助工作。光化学课题组由斯蒂赛(G. W. R. Steacie)领导,他是一位在光化学自由反应速率研究上有国际影响的知名人士,也是一位在加拿大国家研究院基础研究发展计划中起关键作用的人物。早先在麦吉尔大学从事溶液中化学反应速率的研究,我从他的研究方法和工作作风中受益匪浅。
1948年,我和瓦尔特 · 巧斯特(Walter Trost)开始结合我们的实验工作尝试探索理论上深入一步的问题,当时这似乎是根本性的一步。尽管这一探索未取得实质性结果,但我相信坚持在理论领域进行探索,这条路并未走错。经过几番折腾,1949年,我前往北卡罗莱那大学作博士后研究。
打那以后,我全身心地投入化学理论研究,试图去揭示自然界的本质。这条道路的跋涉真使人难以忘怀!我用了整整3个月的时间,阅读了我所能查到的每一篇有关化学反应速率理论的文章,同时还阅读了大量用德文撰写的理论论文(在本世纪20至30年代,用德文撰写化学动力学论文,是当时的时尚)。在那个年代里,我也选修了北卡大学物理系纳坦 · 罗森(Nathan Rosen)教授的量子力学课程,我的导师奥斯卡指导我如何通过阅读文献找出应该关心的问题。
幸运的是,我最终没有辜负奥斯卡的期望。又过了3个月,我们发现的一个化学反应现象,其定量的描述,就是后来所谓的(RRKM)理论。该工作发表于1951年。翌年,针对其它化学反应我又进一步完善了该工作。
1951年,我获得了布鲁克林综合技术学院的教职,我开始了作为一生最佳转折点之一的、完全独立的研究者生涯:一个人生命的转折点就取决于这么多互不相关的随机事件!
有了稳定的工作,我开始着手与气体相和溶液反应速率相关的实验研究。在1952年我撰写了RRKM论文,并继续下一步理论上饶有兴趣的探索和研究。我自感因为鲜有更具价值的实验数据,在继续做RRKM理论的工作以前,必须将手头的实验工作再深入下去。正当我继续埋首于一些具体的理论研究时,我教授的统计力学班上的一位学生,提请我注意高分子电介质领域的一个问题。于是,我读遍了所有关于静电学的资料,然后以高分子电介质作为论题,撰写了两篇论文,于1952~54年间发表。1955年,在阅读大量关于电子转移课题的文献的基础上,我开始研究并思考高分子化学反应中有关电子转移的课题,这一工作最终为我获得诺贝尔奖铺平了道路。使我难忘的是,大约在1960年,我的思路一下子变得十分清晰,我的实验研究资料积累得如此之多,使我的灵感如喷泉涌出:似乎存在无数条途径可以从不同角度出发,用理论来描写实验事实。我开始调整实验进程,1960~61年,在纽约大学柯朗数学研究所进修了一年半,进修了许多课程。
1964年,在伊利诺斯大学我谋得一个教职,但我并未放松做进一步的实验。关于电子转移理论的思考我从未中断,与此同时我也试图从不同的角度考察化学动力学现象。这些考察包括设计“自然碰撞坐标”;熟悉化学反应角变量,并且把反应角变量概念引进分子碰撞和反应动力学理论中。然后就是关于分子碰撞和束缚态反应动力学中半经典理论的构筑。在此期间,我花了许多时间在天文馆学习尽可能多的经典力学知识,也学习天体力学、半周期运动以及有关混沌的知识。1975~76年在欧洲花了一年作学术研究,先在牛津大学做访问教授,稍后作为洪堡基金的资助者在慕尼黑技术大学做客座研究。在慕尼黑,我首次揭示了光合作用中电子转移的问题。
1978年,我接受了加利福尼亚理工大学化学教授阿瑟 · 诺伊斯(Arthur Amos Noyes)的邀请,走马上任。与我早期单分子反应速率和电子转移的理论工作相比,我70~80年代的工作与实验的联系更间接些。稍后,我的加州理工大学同行在单分子反应、分子内部动力学以及隶属分子内部动力学范畴的电子转移过程的领域中,做了许多出色的实验工作。受到这些工作的激励,同时也受到世界其他同行成功实验的启发,我重新投入与实验密切相关的理论研究,也更密切注意其中不断涌现的新突破。我常常想,实验工作的变化是如此之大,如果全世界的实验工作者哪怕停止工作几分钟,我们这些搞理论的人,也会因神经得以暂时放松而变得舒坦得多!
在布鲁克林综合理工大学,我花费了极大精力做与如下课题相关的实验:气体相反应;闪光光解作用;同位素交换电子转移现象;双极化电介质性质;硝化作用;光化学现象等等。回顾过去,我认识到这些实验背景极大地决定了我日后进行理论工作的风格和兴趣。基于这种认识,我总是将实验中的发现和困惑作为自己进行理论研究的出发点。在所有的课题研究中,实验事实的积累永远是我进行理论探索的不竭源泉,我想,关于对实验和理论共生共息相互依存的认识,将永远是我人生中最美妙的体验。
注:本文作者Rudolph A. Marcus为1992年诺贝尔化学奖得主,本文选自其自传。
实验和理论共生共息
发布时间:98年05月29日
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