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在20世纪的20-30年代,连接奈良和大阪的是一条行驶着老式电力机车的铁路,列车开动起来就象城里的有轨电车一样〃恍当、恍当〃地响个不停。每年春、夏和冬天以及学校放假的时候,小谦一都会乘坐这趟列车从大贩回到他的出生地……奈良的外婆家。外婆家被群山环抱,东山离得很近,小谦一经常与外公和弟弟一道去采蘑菇、野菜;西山也不远,小池塘星星点点均匀地点缀在山中,池水清澈碧透,还有一条清冽的小河一秋筱川,福井谦一和弟弟们经常扛着自制的钓鱼杆,忘情地追逐着小鲫鱼;北面稍远处,是京都府的干谷和生驹山,在那里,晴天时可以眺望到远方的葛城山脉。这样的远足与郊游,常常让孩子们忘掉时间、忘掉一切。外婆家周围大自然的风光与情趣,对小谦一有无穷的吸引力。一到学校放假,他就会突击做完作业,然后乘车赶往外婆家。直到晚年,每当回忆起童年,他耳畔还会响起那熟悉而亲切的老式电力机车的咣当声,并产生将要投人大自然怀抱的兴奋感。
乐趣与发现
小时候的福井谦一很喜欢用自己的眼睛去发现大自然的奥秘。在大阪帝冢山附近的原野,他曾经发现了一种群栖在这里罕见的热带昆虫……全身闪着金属光泽、美丽非凡的大金蝽;在奈良的押熊附近的山口处,他曾经发现了一种长着圆形叶片、生满红紫『色』腺『毛』、能分泌粘『液』、会捕食昆虫的植物……『毛』毡苔。每一次这样的发现,都会让小谦一兴奋好几天,并终生难忘。
福井谦一从小就有收藏的爱好,但他收藏的不是邮票、火花和古钱币。在上学以前,他喜爱把许多知名或不知名的花、草和树叶采回家,制作成植物标本,一有空就拿出来欣赏一番。上小学后,他的收藏升级了,由植物转为矿物和昆虫。他直到老年也忘不了小时候在大阪帝冢山一带的丘陵采回的一块树状矿石。当时,同样喜欢矿物的表哥告诉他这是沼铁矿石,是远古时代沉积到湖泊或沼泽里木头上的铁。天啊,今天的这一片丘陵在远古时竟然是湖底!而这是由我亲自发现的!这令小谦一激动不已。而采集蝴蝶标本的爱好一直保持到他老年以后。他成名后到美国讲学,一次在佛罗里达一座机场附近的森林里为了追捕一只美丽的凤蝶而误了航班。另一次在游览亚里桑那大峡谷时,为了捕捉一只峡蝶他累得精疲力竭,竟未顾得上好好欣赏著名的大峡谷风光。
到自然中游玩
福井谦一在小学时期从没有获得过什么值得夸耀的成绩,虽然他并不是不认真学习的孩子,但令他更感兴趣的是课外的事。
小谦一四年级时第一次参加在兵库县淡路岛海滨举办的临海学舍。孩子们冒着酷暑,眼睛紧紧盯着骄阳照『射』下的海面,观察海牛等海洋生物在海中栖息的情景。有时,孩子们一大早就起床,背着口袋乘船到海上采集浮游生物。回到宿舍,还要借助显微镜对浮游生物进行写生。小小的浮游生物竟也具有一整套生理机能!这令福井谦一感叹不已。从此,他对海洋生物产生了浓厚的兴趣。
福井谦一的父亲经常在工作之余带着孩子们去郊外钓鱼,并给他们讲述鱼类和钓鱼的知识。福井谦一上中学后,一家人每年夏天都会在海边租房子度假,在那里钓鱼和游泳。
中学四年级时,小谦一和弟弟以集中复习、准备考试的冠冕堂皇理由,向父亲的朋友借了一座海滨的房子住了进去。但小哥俩怎么也抵挡不住大海的诱『惑』,每天泛舟于海上,或是钓鱼,或是游泳,功课几乎没碰过。回家后,父亲只是瞥了一眼小哥俩晒得黝黑的脸庞和胳膊,什么也没说。
福井谦一的父母对孩子们的学习采取了一种不干涉主义的态度,但只要是对学习有好处的事,便会默默地去做,并做得恰到好处。他们为孩子们购买大量文学和科普类的少儿读物,但从不强迫孩子们去读书,而是让孩子们凭着自己的爱好和兴趣去自觉地读书,使读书成为一种乐趣和享受。在福井谦一的记忆中,父母从未对子女们说过〃要好好学习〃之类的话,也几乎没有问过〃学校教了些什么?〃〃成绩怎么样?〃他倒是清晰地记得经常在考试的前一天晚上,父亲特意拉着正在紧张复习的谦一下一盘围棋。福井谦一很喜欢下围棋,下棋不仅使他紧张的神经得到了调节,而且体会到了父亲无言的关怀。
科研之路
福井谦一的父亲经营工厂和海外贸易公司,由于经常出国,又是地理学会的会员,所以可以得到当时日本人难得一见的美国《国家地理》杂志。这本在世界上有很大影响的科普杂志,介绍美国和世界各地的地理、地貌、动物、植物、风土人情和其它自然科学、高新技术方面的内容。尽管杂志是英文的,但还在上小学的福井谦一第一次看到这本杂志,就被杂志中那些精美的彩『色』照片所深深吸引。父亲懂英语,他经常向孩子们讲解杂志中的内容。当时的日本没有电视,而这本印刷精美、图文并茂的杂志,将非洲、南美、东南亚土著人近乎原始的生活、日本根本看不到的奇花异草、广袤沙漠中生息的象远古恐龙一样的爬行动物、南北极冰雪世界中的奇妙生物、热带雨林中动物的奇异行为等,形象地展现在小谦一的面前。
由于《国家地理》杂志的影响,福井谦一刚上中学就立即加人了生物爱好会。学生们把这个由自己管理的小团体〃狂妄〃地称之为〃博物学会〃,频繁地组织各种以采集生物标本和野外观察为目的的郊游活动。福井谦一是生物爱好会的忠实会员,每一次郊游都不放过。
上中学时,对福井谦一影响最大的一本书是法国著名昆虫学家让·亨利·法布尔所写的《昆虫记》。这是一本兼有科学专著、科普读物和文学作品『性』质的书,用讲故事的方式记述了各种昆虫的生活习『性』,并且用充满着泥土芬芳的文笔描述了法国南部一带自然风光和风土人情。它所散发的浓厚大自然气息把读者带人了一个奇妙的昆虫世界。
法布尔还是一位自学成才的化学家。法布尔曾在《昆虫记》中用一种诙谐的语言描绘了当时人们对化学家的印象:〃大凡从事化学工作的人,必定是手拿一根魔杖,头戴星纹尖顶老式博士帽〃。这哪里是一个科学家,简直就是一个魔术家!但法布尔因在化学事业上遭受巨大挫折而彻底绝望了,从此他放弃了化学研究,专心从事昆虫研究和科普写作。
正是《国家地理》和《昆虫记》将福井谦一热爱大自然的朴素感情逐渐上升到了探求科学奥秘的高度,这是两本对他的一生产生了重要影响的科普读物。
与化学有缘
中学时期的福井谦一讨厌化学,而且这种态度是从初中三年级第一次上化学课便形成了。当时老师提出了一个问题:〃谁知道空气的成分?〃福井谦一一向讨厌死记硬背,也从不喜欢预习,而这一次他却十分难得地事先认真地背熟了答案,所以立即举手抢答。他一口气回答完问题,满以为会得到老师的夸奖。然而老师当时丝毫没有赞赏的意思,流『露』出的表情反而似乎是在说〃光会背是没有用的!〃这以后,福井谦一对背化学成分、公式和元素周期表就更没有兴趣了,并对整个化学课都很厌烦。
福井谦一中学时擅长的课程是数学、物理和德语。他喜欢那种遵循规律、通过精确的计算和严谨的逻辑推理就可以得出正确答案的课程,他觉得这种计算和推理的过程是一种乐趣。
中学毕业了,面临大学专业的选择。京都大学工学院工业化学系副教授喜多源逸是父亲的远房长辈,家族中只有他从事科学教研工作。表面上看从不关心子女学业的父亲,特意到喜多教授家中去征询意见。当喜多教授听说谦一数学和德语比较好时,毫不犹豫地说:〃这两条都是学化学的理想条件,把他送到我这里来吧。〃喜多教授是一个有远见的学者,他当时就已经看到了今后化学的发展将摆脱主要凭经验进行研究的传统模式,将更多地依靠精密计算和理论指导。同时,当时的德国在化学领域处于世界领先水平,德语是从事化学专业的有利条件。喜多教授的话令福井谦一惊奇不已。他对昆虫学家、化学家法布尔十分敬仰,对于令法布尔伤心不已的化学却抱有敌意;但同时也有一种隐含的探求、征服之心。他以前从未意识到,而喜多教授的话则激活了他的这种潜意识。
创立新论
1938年,福井谦一进入京都帝国大学工学院工业化学系学习。日本自明治维新以来,对于直接为产业服务的应用技术的研究与教育十分重视,特别是在化学领域,日本各理工学院里的化学课程几乎都被工业化学、石油化学、催化化学、纤维化学等应用化学所占领了,而理论化学、物理化学等基础『性』化学课程却很少。
福井谦一虽然进入了工业化学系,但对于本专业应用化学方面的课程并不热心,相反倒是经常跑去听理学院的物理课,并对当时物理学的前沿理论量子力学产生了浓厚兴趣,在图书馆借阅了大量这方面的书籍。明明是应用化学专业的学生,却热衷于物理学理论,这在当时一般人看来似乎是有点〃不务正业〃,而这恰恰为福井谦一日后从事化学理论研究打下了坚实的基础。
读书时有一个习惯,即要把书中的数学公式都亲自推导演算一遍。有时书中并没有给出详细的公式,只是简略地提到采用的基本数学方法,但他也要从头到尾地推算一遍。这固然是他对于通过精密计算得出结论的喜好,从中可以得到无穷的乐趣;另一方面,这对于深刻理解数理『性』极强的理论书籍也有极大的好处,使他领会了量子力学的真谛。
直到大学的最后一年,福井谦一在准备毕业论文的时候,遇到了一位喜欢并擅长做化学实验的老师一新宫春男副教授,才体会到了化学实验中的乐趣,逐渐真正喜欢上了化学,并确定了用物理学的前沿理论去说明化学反应过程的研究目标。当福井谦一回忆起这段经历时不无庆幸地说:如果我过早地『迷』上了化学实验,肯定不会去钻研物理学理论,也就不会获得诺贝尔奖了。
1951年,福井谦一开始了用量子力学理论说明化学反应原理的第~篇论文的构思和撰写工作。化学反应是发生在原子、分子一级上的,但支配原子、分子世界运动的规律是量子力学。从原理上说,一切化学反应都可以用量子力学的概念(语言)加以说明。这就彻底改变了用经验说明、用实验证实化学反应过程的传统化学研究方法,使化学研究有了理论指导基础。福井谦一的第一篇论文在美国物理学会的《化学物理学》杂志1952年4月号上发表后,日本国内还有一些人不以为然,他的一些同事和上司也对福井谦一既不热心应用化学的研究、又〃狂妄〃地要创立新的化学基础理论颇有微词。直到60年代以后,他所创立的〃前沿轨道理论〃受到欧美许多著名科学家的高度评价后,他才逐渐得到了日本化学界的承认。此后,他继续进行研究,使〃前沿轨道理论〃逐渐完善并发展为〃分子轨道对称守恒原理〃。
由于此项研究成果,1981年福井谦一荣获了诺贝尔化学奖。
在福井谦一获得诺贝尔化学奖后,经常有人问他:是什么使他走上了科学道路、并取得重要科学成就呢?福井谦一反复强调了大自然的作用,大自然不仅使他对科学产生了浓厚兴趣,还培养了他对科学的敏锐洞察力。为此,他十分感谢他的家庭和学校。
到大自然中去吧!大自然中有数不清的奥秘,有无穷的科学知识,它是孩子们最好的老师。福井谦一的成长经历不正说明了这一点吗?
米歇尔·史密斯
出生日期
1932年4月26日
获奖年度1993年
贵族中学里的穷孩子
米歇尔·史密斯出生于英国乡村的一个普通人家。他的父亲罗兰多·史密斯和母亲玛丽·安格内斯·史密斯都出身贫寒,10来岁就开始工作。到小史密斯出生时,家境虽有改善,但依然清贫。父亲在布莱克普尔南边一个名叫曼顿·莫斯的村子里帮助史密斯的爷爷经营一个蔬菜种植园,母亲则帮助史密斯的姥姥经营膳食公寓。史密斯从小就在菜园子里玩耍,一直到5岁上教会小学为止。史密斯喜欢大自然的天『性』,可能就是在这里培养起来的。
史密斯的母亲是一位虔诚的教徒,在当地的教堂做礼拜。因此史密斯也常去这个教堂,并上了它的〃主日学校〃。虽然从小就出人教堂听神甫讲经,教会学校又设有《圣经》课,但小史密斯有自己的独立见解,他总觉得世界上不可能有神,他渐渐地成为一个无神论者。
小学时,史密斯的学习成绩并不突出。虽然他具有较高的潜质,但教会学校的教学内容与方式,未能使他的潜质得以发挥。在小学的6年里,他获得的唯一奖励是〃全勤〃奖。
1943年,史密斯上小学的最后一年,他参加了当时英国的学校施行的一种特殊考试。这种考试的目的是把学生区分为两类,约占总数20%的小学生可以上较好的中学,将来有上大学的机会,而80%的学生只能接受普通中等教育。但少数富家子弟例外,因为他们即使成绩不好也可以上收费昂贵的私立中学。这是一种遭人反感的制度,它把朝夕相处的同学分成了三六九等,使很多孩子在感情上难以接受。
很幸运,史密斯的潜质在这次考试中得到了〃超常〃发挥,不仅以优秀的成绩通过了考试,还取得了阿诺尔德私立学校的奖学金。阿诺尔德私立学校是一所贵族式中学,像史密斯这样的穷孩子如果不是凭优秀的成绩获得了奖学金,原本是与之无缘的。
然而史密斯一点也没有觉得自己幸运。教会小学的学生中只有他一人可以上贵族学校,而且同村的小伙伴们都把这所学校的学生看成是向上爬的势利小人,如果上了这所学校就会被朋友们抛弃。所以史密斯竭力说服母亲不要强迫他上那所学校。但母亲出于让孩子接受良好教育的考虑,坚持要他去阿诺尔德私立学校。
在阿诺尔德私立学校里,史密斯并不愉快。他每天晚上都要做家庭作业,而他原先的朋友们是不用做的。这所学校很重视体育竞赛,体育成绩好的学生倍受重视,而史密斯恰恰不擅长体育。这时正是第二次世界大战期间,学校的中午饭都是当局配发的战时食品,味道令人厌恶,而史密斯的那个令人讨厌的班级长却坚持要他吃这种劣质食物。在新学校里,史密斯几乎没有什么朋友,再加上他出身贫寒、门牙向外龇,那些富家子弟常以此来取笑他。
尽管史密斯遇到了许多不愉快的事情,但是经过一段时间以后,他发现这里的教育水准确实是第一流的,是一个求学的好地方。史密斯特别喜欢化学老师,因为他以渊博的知识、生动的语言、循循善诱的教学方式,激发了史密斯对化学的兴趣。史密斯自然科学课程的学习成绩优秀,但其它课程的成绩平平。
在阿诺尔德学校,史密斯的潜质得到了发挥,并为以后从事科学研究打下了良好的基础。当史密斯老年时回首往事,他非常感谢母亲当年坚持送他上阿诺尔德学校。
事与愿讳
1950年,史密斯中学毕业了。出于对科学的热爱,他很想进入英国最著名的牛津大学和剑桥大学,师从一流的科学家。但由于他在中学没有学习过拉丁语,没有资格报考这两所大学,只好考曼彻斯特大学化学系。在布莱克普尔教育基金委员会的资助下,史密斯于1953年以优异的成绩毕业。牛津大学和剑桥大学是史密斯心中的科学圣殿,他很想在这里继续深造。谁知考试成绩不理想,他只好又回到曼彻斯特大学攻读研究牛。他在一位青年有机化学家的指导下,研究环已烷二醇类,1956年取得博士学位之后,史密斯想去美国著名的哈佛大学或普林斯顿大学寻求一个博士后的岗位,但是这二次运气也不佳,未能如愿。这时,一个偶然的机会,他听说加拿大温哥华有一位名叫果宾德·库拉纳的印度年轻科学家正在招聘助手,从事核酸的化学合成方面的研究。史密斯很关注世界生命科学研究的动向,他敏锐地意识到核酸的化学合成将是一个大有前途的研究领域,于是他毅然应聘。1956年9月,史密斯来到加拿大在大不列颠哥伦比亚大学的库拉纳研究室从事dna(脱氧核糖核酸)的rna(核糖核酸)的研究。后来,他加入了加拿大国籍。
在那个时代的温哥华是加拿大的一座大城市,在某些英国人看来好象是一个远在天边的小地方。而库拉纳当时也名不见经传,又是一个被许多有偏见的英国人所瞧不起的印度人。有人曾认为史密斯到一个偏僻之地给无名学者当助手是一种无奈之举。
事实并非如此。尽管库拉纳当时还不为人所知,但他已具有了世界一流科学家的水准,并在遗传基因研究方面处于世界领先地位。在史密斯来后不久,库拉纳合成了已知精确结构的核酸分子和相应的蛋白质。将这些蛋白质与核酸的结构加以比较,便可知道蛋白质中各部分的〃密码〃位于核酸的哪一片段。这项重要研究成果,使库拉纳获得1968年诺贝尔生理学及医学奖。1970年,库拉纳作为世界上第一位基因工程师,又首次人工合成酵母基因,成为人工合成基因的开端。
史密斯师从库拉纳实在是一种幸运,他不仅在学识上获益颇多,而且得以进入世界生命科学研究的前沿领域,并找到了最具突破『性』前景的研究课题。
平凡中的成就
库拉纳致力于人工合成基因的研究,并确定出其合成的基本程序。用库拉纳的方法合成基因完全有效,但他的方法也存在不少缺陷,需要进一步改进。作为库拉纳的助手,史密斯从70年代起就开始钻研分子生物技术,并掌握了高超的技能。他试图解决库拉纳在人工合成中遇到的难题,并把兴趣集中在如何改变dna结构上面。然而,百般潜心攻坚却进展甚微。
后来,经过几年的努力,史密