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彭桓武先生與化學(xué)物理學(xué)－一點(diǎn)紀(jì)念

2007.3.3

2007年2月28日晚，彭桓武先生去世了，享年92歲。

為了做彭先生去世的相關(guān)報(bào)道，我太太3月1日在報(bào)社忙到晚上1點(diǎn)多才回家。為了讓她們當(dāng)天采訪(fǎng)并寫(xiě)出的紀(jì)念文章能夠第二天見(jiàn)報(bào)，她的編輯和排版的同事們還要工作到更晚，而她還得在家等待隨時(shí)可能需要回答的問(wèn)題和修改建議。她們以這樣的熱情工作，一方面是出于敬業(yè)，另一方面也是出于對(duì)彭桓武先生的敬佩。

彭桓武先生是了不起的理論物理學(xué)家，我國(guó)兩彈一星功勛科學(xué)家。他曾經(jīng)師從物理學(xué)家周培源先生和量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一Max Born(馬克斯 玻恩)，二戰(zhàn)前后在蘇格蘭Edingburgh大學(xué)獲得博士學(xué)位，在歐洲求學(xué)期間與Erwin Schodinger（埃爾文 薛定諤）、Heitler London（海特勒 倫敦）等對(duì)量子力學(xué)和量子化學(xué)作出奠基性貢獻(xiàn)的科學(xué)家學(xué)習(xí)和交往。

我沒(méi)有跟彭桓武先生直接打過(guò)交道，但通過(guò)各種渠道，特別是從我太太以前采訪(fǎng)和收集的相關(guān)資料中，對(duì)彭先生的工作和生活還是有相當(dāng)?shù)牧私�。其�?shí)，彭先生和我從事的研究和學(xué)術(shù)工作有著直接的關(guān)系。對(duì)于彭先生的去世，我也希望從我個(gè)人以及我的研究領(lǐng)域的角度，表達(dá)對(duì)彭先生的懷念。

作為中國(guó)最有名和影響的理論物理學(xué)家，彭先生過(guò)去18年（1988-2005）一直是我們《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》（Chinese Journal of Chemical Physics－CJCP）的編委。我以前對(duì)此一直不解，還像普通人一樣以為可能是本雜志拉大旗作虎皮。但是，彭先生這種公認(rèn)的率直和認(rèn)真的人，怎么會(huì)讓人這樣做呢？

我于2005年底被推舉為《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》的執(zhí)行副主編，當(dāng)時(shí)在討論本屆學(xué)報(bào)編委換屆的時(shí)候，我的老師，中國(guó)科大化學(xué)物理系前系主任，從1988年到1995年的18年中一直負(fù)責(zé)學(xué)報(bào)編輯部工作的俞書(shū)勤教授跟我談到過(guò)彭先生一直對(duì)化學(xué)物理學(xué)的關(guān)心和支持。編委改組征求過(guò)彭先生意見(jiàn)，他表示年事已大，沒(méi)有進(jìn)入新的編委或顧問(wèn)名單。2005年以來(lái)，在俞書(shū)勤老師的大力協(xié)助下，楊學(xué)明主編領(lǐng)導(dǎo)編輯部同仁共同努力，我們《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》從1996年第一期開(kāi)始，順利地改版成為了全英文的刊物，完成了期刊的采編網(wǎng)絡(luò)化，并且在2007年開(kāi)始了與英國(guó)物理學(xué)會(huì)（IOP）的國(guó)際出版合作。在改版和網(wǎng)絡(luò)化工作中，我的學(xué)生張文凱（中國(guó)科大化學(xué)物理系1996級(jí)本科）協(xié)助我，做了不少額外的技術(shù)性工作。

雖然我知道彭桓武先生對(duì)化學(xué)物理學(xué)的一貫支持，但我對(duì)先生和化學(xué)物理之間的關(guān)系了解得還是不夠具體。我后來(lái)在閱讀北京大學(xué)出版社出版的《彭桓武詩(shī)文集》時(shí)，正好看到彭先生在1984年第4期的《百科知識(shí)》雜志上寫(xiě)的一篇題為“化學(xué)物理學(xué)的誕生、發(fā)展及其研究意義－從《化學(xué)物理雜志》談起”（全文見(jiàn)附件1）的文章，才了解到彭先生對(duì)于化學(xué)物理學(xué)不是一般的支持和關(guān)心，而是全力地支持和推動(dòng)。所以自己感覺(jué)到和彭先生的距離又近了許多，而且自己努力辦好《化學(xué)物理雜志》的責(zé)任也更進(jìn)了一層。

彭先生在他1984年文章中談到的《化學(xué)物理雜志》（Journal of Chemiscal Physics－JCP），是美國(guó)物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（American Institute of Physics－AIP）在1933年開(kāi)始出版的學(xué)術(shù)期刊，并不是我們的《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》。我們的《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》（CJCP）是在彭先生，以及眾多的老一輩科學(xué)家的高瞻遠(yuǎn)矚和大力推動(dòng)下，于1988年才編輯出版了第一期。據(jù)俞書(shū)勤老師講，1986年的學(xué)潮后，中央對(duì)意識(shí)形態(tài)和新聞出版的管理很?chē)?yán)，幸好曾經(jīng)當(dāng)過(guò)中央宣戰(zhàn)部副部長(zhǎng)的當(dāng)時(shí)的科大黨委書(shū)記藤騰對(duì)創(chuàng)辦中國(guó)的《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》的支持和直接過(guò)問(wèn)，才獲得了辦刊的刊號(hào)和許可證。和美國(guó)的《化學(xué)物理雜志》類(lèi)似，《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》雖然主要還是為物理化學(xué)家服務(wù)，但也是由中國(guó)物理學(xué)會(huì)負(fù)責(zé)出版管理。

人們不僅會(huì)問(wèn)，為什么彭先生身為理論物理學(xué)家，會(huì)關(guān)心化學(xué)物理的發(fā)展，并且會(huì)專(zhuān)門(mén)著文介紹美國(guó)的《化學(xué)物理雜志》？難道化學(xué)物理真有那么重要嗎？對(duì)這些問(wèn)題，從彭先生的文章中我們自會(huì)找到部分最直接的答案。但如果要更深入地弄明白化學(xué)物理的的誕生、發(fā)展及其研究意義，以及歷史上圍繞著化學(xué)物理學(xué)科的可歌可泣的偉大人物和偉大故事，估計(jì)幾大本專(zhuān)著都不夠。如果我們真正地了解了這些歷史和知識(shí)的淵源，我們會(huì)毫不奇怪彭先實(shí)際上也是和愛(ài)因斯坦一樣，是真正的化學(xué)物理學(xué)家。

記得香港科技大學(xué)的理論化學(xué)家，也是《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》編委的嚴(yán)以京教授曾經(jīng)和我談到過(guò)化學(xué)物理時(shí)說(shuō)：“量子力學(xué)和理論物理具體化和運(yùn)用到實(shí)際的物質(zhì)體系，就必然和化學(xué)結(jié)合，就是化學(xué)物理的基本內(nèi)容”。量子力學(xué)的發(fā)展，為整個(gè)物質(zhì)科學(xué)提供了理論的基礎(chǔ)，使得化學(xué)不再只是一門(mén)完全依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)，而成為一門(mén)真正具有先驗(yàn)的理論基礎(chǔ)的“恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)”。

康德曾經(jīng)在他的《純粹理性批判》一書(shū)中認(rèn)為，完全依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)不是一門(mén)“恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)”（not a proper science）。最近的哲學(xué)史研究發(fā)現(xiàn)，康德在晚期了解到Dalton的原子論之后，對(duì)他以前對(duì)于化學(xué)的觀(guān)點(diǎn)可能有所改變。而真正能夠改變康德最初的proposition的，正是原子論和量子力學(xué)的發(fā)展。量子力學(xué)不僅為認(rèn)識(shí)元素周期規(guī)律提供了物理基礎(chǔ)，還為化學(xué)的所有核心概念提供了最堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和定量的理論研究手段。當(dāng)然，我們也知道，和生命科學(xué)一樣，化學(xué)不能夠被簡(jiǎn)單地還原到物理學(xué)或量子理學(xué)。但不管怎么說(shuō)，化學(xué)物理學(xué)，生物物理學(xué)或者生物物理化學(xué)等學(xué)科，正是將物理、化學(xué)、生命科學(xué)聯(lián)系起來(lái)，（在加上其它的天文學(xué)、地學(xué)，甚至數(shù)學(xué)），成為整體的物質(zhì)科學(xué)（physical sciences）。作為Max Born的學(xué)生，彭桓武先生自然關(guān)心量子力學(xué)和理論物理具體化和運(yùn)用到實(shí)際的物質(zhì)體系，與彭先生有直接學(xué)術(shù)合作的London，就是第一個(gè)將量子力學(xué)用于氫分子研究的人。化學(xué)物理學(xué)和生物物理學(xué)，都是彭先生一直支持和推動(dòng)的領(lǐng)域。了解了這些關(guān)系，大家自然就知道原委了。

康德關(guān)于化學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容，見(jiàn)Philosophy of Chemistry－synthesis of a new discipline一書(shū)(感謝我的大學(xué)老師和同事孔繁敖教授前幾年向我介紹此書(shū))：

但是，傳統(tǒng)的化學(xué)家，或物理化學(xué)家在20世紀(jì)初當(dāng)時(shí)并不能很好地接受物理學(xué)家侵入自己的領(lǐng)地的事實(shí)，那些接受了新思想的物理化學(xué)家也受到一定的排擠。在這種情況下，這些物理學(xué)家和化學(xué)家們才意識(shí)到需要有一個(gè)自己的陣地，所以在1933年，在美國(guó)物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（AIP）的支持下，由發(fā)現(xiàn)重水而獲得Nobel化學(xué)獎(jiǎng)的Columbia大學(xué)化學(xué)系教授Harold Urey做主編，出版了《化學(xué)物理雜志》（JCP）。JCP是有時(shí)以來(lái)最為重要的科學(xué)期刊之一，而且也是創(chuàng)辦時(shí)間最短的最為重要的科學(xué)期刊。在70多年的時(shí)間中，JCP上面發(fā)表了的很多后來(lái)獲得Nobel獎(jiǎng)的文章和經(jīng)典的科學(xué)文章。JCP上面發(fā)表的文章也是被引用最多的基礎(chǔ)性文章。隨便舉一個(gè)例子，哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系Luis Brus教授是最早研究現(xiàn)在納米科學(xué)熱門(mén)的量子點(diǎn)領(lǐng)域的化學(xué)家，他最早的著關(guān)于量子點(diǎn)的文章就發(fā)表在JCP上，，到目前為止已經(jīng)被引用了將近2000次，是該領(lǐng)域目前引用最多的文章。當(dāng)然，JCP上發(fā)表過(guò)的那些被引用10000次以上的文章這里就不提了�？上У氖�，JCP上文章的短期引用率不如某些期刊，所以按兩年內(nèi)的引用次數(shù)算出來(lái)的所謂SCI影響因子只有3左右，并不能反映JCP的實(shí)際科學(xué)影響。所以，這份彭桓武先生花了這么大熱情專(zhuān)門(mén)推薦和介紹的學(xué)術(shù)期刊，在國(guó)內(nèi)化學(xué)界和物理學(xué)界只被當(dāng)作二流期刊，的確是黃鐘委棄。

《化學(xué)物理雜志》前主編，芝加哥大學(xué)Stout教授在1986年的《物理化學(xué)年度評(píng)論》中寫(xiě)了一篇THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS - THE 1st 50 YEARS。希望了解JCP的輝煌歷史的讀者可以去閱讀。（J.W. Stout, "The Journal of Chemical physics－the first 50 years"，ANNUAL REVIEW OF PHYSICAL CHEMISTRY 37: 1-23，1986. 見(jiàn)附件2）彭桓武先生1984年寫(xiě)“化學(xué)物理學(xué)的誕生、發(fā)展及其研究意義－從《化學(xué)物理雜志》談起”時(shí)，Stout的文章還沒(méi)有發(fā)表。對(duì)兩篇文章進(jìn)行參看，我們會(huì)不得不佩服彭先生對(duì)化學(xué)物理學(xué)科整體認(rèn)識(shí)的精到。Stout一定想不到在自己之前，彭先生在中國(guó)就已經(jīng)替他的雜志和學(xué)科做這樣的總結(jié)和介紹。

這里講一些題外話(huà)。Harold Urey是一位非常了不起的人物，我至今還記得1995年在Columbia大學(xué)化學(xué)系的Havemeyer 309教室聽(tīng)Leo Fine教授介紹Urey生平及貢獻(xiàn)的報(bào)告的情景。其中Fine教授談到在Urey于1932年獲得Nobel獎(jiǎng)之后，美國(guó)Rockefeller基金會(huì)給了他5萬(wàn)美元去組織做與放射性應(yīng)用有關(guān)的研究。他利用這筆錢(qián)，在物理系幫助I.I.Rabi建立了實(shí)驗(yàn)室，又在醫(yī)學(xué)院幫助建立放射性示蹤的生理學(xué)研究，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室在后來(lái)的不長(zhǎng)時(shí)間中為Columbia大學(xué)產(chǎn)生了超過(guò)10個(gè)諾貝爾物理學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。后來(lái)由于二戰(zhàn)期間由于Manhattan工程的緣故Urey內(nèi)遷到芝加哥大學(xué)，他也把《化學(xué)物理雜志》（JCP）帶到了芝加哥大學(xué)化學(xué)系。Urey后來(lái)去了加州，但JCP現(xiàn)在還一直留在芝加哥。

化學(xué)物理學(xué)之重要性，還在于化學(xué)物理學(xué)發(fā)展的推動(dòng)者們，正是兩彈一星的居功至偉的功臣。在美國(guó)是這樣，歐洲是這樣，在中國(guó)也是這樣。美國(guó)的原子彈研究中的化學(xué)物理學(xué)家就不提了。美國(guó)的“氫彈之父”，那個(gè)被稱(chēng)為“反動(dòng)的美帝國(guó)主義者”的Edward Teller，正是楊振寧先生在芝加哥大學(xué)的博士導(dǎo)師，原來(lái)是匈牙利Budapest經(jīng)濟(jì)與技術(shù)大學(xué)學(xué)化工的學(xué)生，也是最有名的理論物理學(xué)家和化學(xué)物理學(xué)家。Edward Teller也是Max Born在哥廷根大學(xué)時(shí)的學(xué)生，所以由此算來(lái)彭先生還是楊先生的學(xué)術(shù)上的師叔，楊先生的同學(xué)和摯友鄧稼先，也是在彭先生的領(lǐng)導(dǎo)下從事我國(guó)兩彈一星的工作的。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這些如雷灌耳的老先生，原來(lái)學(xué)術(shù)上的輩分還是不一樣的哦。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的化學(xué)物理系，是國(guó)內(nèi)唯一的化學(xué)物理系。它是在錢(qián)學(xué)森和郭永懷等倡導(dǎo)下，于科大1958年建校時(shí)成立的。身為中國(guó)科學(xué)原力學(xué)所副所長(zhǎng)的郭永懷先生是首任的系主任，而中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所的所長(zhǎng)柳大綱先生是該系的首任副系主任，這種安排也是中國(guó)科大歷史上的讓人覺(jué)得奇怪的事，但事實(shí)就是這樣。后來(lái)化學(xué)物理系有一段時(shí)間里又叫過(guò)近代化學(xué)系。現(xiàn)任的化學(xué)物理系主任是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的包信和所長(zhǎng)，常務(wù)副系主任是帶我一起做過(guò)激光化學(xué)實(shí)驗(yàn)的師兄陳旸教授�；瘜W(xué)物理系研究的對(duì)象是分子，是化學(xué)，但理論方法和實(shí)驗(yàn)手段包括物理、力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、激光與真空技術(shù)，等等。錢(qián)學(xué)森先生倡導(dǎo)了化學(xué)物理系的成立，他是當(dāng)時(shí)科大近代力學(xué)系的主任，但也積極參與了化學(xué)物理系的工作。比如化學(xué)物理系的馬興孝教授當(dāng)時(shí)就是錢(qián)先生在化學(xué)物理系的助手和后來(lái)的研究生。讀了彭先生介紹化學(xué)物理的文章，我們應(yīng)該不會(huì)對(duì)為什么作為理論學(xué)家和應(yīng)用數(shù)學(xué)家的錢(qián)學(xué)森和郭永懷會(huì)對(duì)化學(xué)物理學(xué)情有獨(dú)鐘感到不解。其實(shí)，力學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)與量子力學(xué)和理論物理學(xué)一樣，其具體化和應(yīng)用，必然要與化學(xué)和研究分子的科學(xué)結(jié)合，要與材料科學(xué)結(jié)合。而這正是將兩彈一星從理論家的公式和符號(hào)變成實(shí)物的必經(jīng)之路。

我自己進(jìn)入化學(xué)物理領(lǐng)域有些偶然。因?yàn)槲覐男】磿?shū)太雜，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)甚至生物沒(méi)有一個(gè)不喜歡。選來(lái)選去覺(jué)得好像只有科大的化學(xué)物理系處于這幾個(gè)學(xué)科的中心地帶，在幾個(gè)學(xué)科中進(jìn)可攻退可守，雖然當(dāng)時(shí)還對(duì)化學(xué)物理的整個(gè)理解很有限，但無(wú)奈之下就將他做了第一志愿，并且如愿以?xún)敗Ｎ业牡诙偷谌驹甘潜贝蠛颓迦A，哪個(gè)在先哪個(gè)在后已經(jīng)記不清了。這種報(bào)志愿的方式完全是不切實(shí)際和crazy。當(dāng)時(shí)不愿意到北京的一大原因是飲食問(wèn)題，并不是因?yàn)椴恢辣贝蠛颓迦A是好學(xué)校。80年代初，北京真的不是適宜南方人，特別是四川人，居住和生活的地方，(其實(shí)相比之下，現(xiàn)在也不是)。更偶然的是，我后來(lái)居然跟化學(xué)物理脫不了關(guān)系。我后來(lái)才知道我在Columbia的博士導(dǎo)師，是1994年美國(guó)物理學(xué)會(huì)的化學(xué)物理分會(huì)主席，而我在賓夕西法尼亞大學(xué)的博士后導(dǎo)師，則是2006年美國(guó)物理學(xué)會(huì)的化學(xué)物理分會(huì)的主席。

科學(xué)的研究前沿的內(nèi)容和方法都一直在變化和交叉融合。理論物理是這樣，化學(xué)物理也是這樣。早期物理化學(xué)和化學(xué)物理的界限現(xiàn)在已經(jīng)非常模糊，應(yīng)為化學(xué)家再也不象早期一樣將化學(xué)物理作為侵入自己領(lǐng)域的外來(lái)者和排斥的對(duì)象。今天在國(guó)際上物理化學(xué)和化學(xué)物理幾乎只是在名詞上的區(qū)別。同一個(gè)人，在化學(xué)中就是物理化學(xué)，在物理中就是化學(xué)物理，而從事這些研究的人，幾乎都是在化學(xué)系中擔(dān)任教授。所以，我從來(lái)都說(shuō)自己是hongfei the chemist. 不過(guò)，令人擔(dān)心的是，中國(guó)化學(xué)界大多數(shù)人對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)好像還處在國(guó)際上20世紀(jì)初的樣子，對(duì)于化學(xué)物理和生物物理化學(xué)的等國(guó)際上主流的化學(xué)學(xué)科仍然沒(méi)有很清楚的認(rèn)識(shí)，以及較好的容納與整合。有時(shí)候有些人甚至?xí)嬖V我們的領(lǐng)域做的研究太物理了，不夠化學(xué)。可是，歷史已經(jīng)告訴我們，整個(gè)20世紀(jì)，以及21世紀(jì)的化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)性研究的生長(zhǎng)點(diǎn)正在這樣的交叉前沿學(xué)科之中。不信的人，去數(shù)一數(shù)過(guò)去100多年的諾貝爾獎(jiǎng)就行了。

理論物理所的所長(zhǎng)歐陽(yáng)鐘燦院士研究的是生物物理和膜的理論。我數(shù)年前到歐陽(yáng)鐘燦老師的辦公室去請(qǐng)教的問(wèn)題，也就是關(guān)于分子膜的理論，以及和我們的部分實(shí)驗(yàn)研究相關(guān)的內(nèi)容。歐陽(yáng)老師常常談到彭先生對(duì)他的支持，可見(jiàn)彭先生對(duì)生物物理、化學(xué)物理的支持正是一貫的。

所以，緬懷彭桓武先生，并不只是物理學(xué)家的事。通過(guò)緬懷彭先生，了解彭先生的科學(xué)思想，了解科學(xué)的源泉和流變，促進(jìn)我們對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)和熱愛(ài)，不是很有意義嗎？

用彭先生最后對(duì)周光召先生的話(huà)來(lái)講：“生命只魂在耳”。這個(gè)魂，正是是彭先生的科學(xué)之魂和詩(shī)人之魂，只要世界上還有人能象彭先生一樣地追求科學(xué)和率直地生活，它就將會(huì)永遠(yuǎn)存在于我們的心中。

注：因?yàn)檎也坏诫娮影�，我太太連夜用五筆將彭先生的文章錄入，在這里要謝謝她。以下是彭先生的文章和Stout文章的pdf文件附錄。

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附件1.

化學(xué)物理學(xué)的誕生　發(fā)展及其研究意義――從《化學(xué)物理雜志》談起

作者：彭桓武

化學(xué)物理學(xué)是在量子力學(xué)問(wèn)世后不久誕生的，這門(mén)交叉學(xué)的創(chuàng)立是以1933年在美國(guó)創(chuàng)刊的《化學(xué)物理雜志》為其重要標(biāo)志。為此，我們不妨在今天對(duì)這個(gè)刊物作為歷史性調(diào)研，以期求得對(duì)化學(xué)物理學(xué)的起源、發(fā)展及其研究意義有一個(gè)比較正確的認(rèn)識(shí)。

《化學(xué)物理雜志》創(chuàng)刊第一期有一段署名為尤里寫(xiě)的編者的話(huà)。其大意是：《化學(xué)物理雜志》的出版是化學(xué)和物理學(xué)近期發(fā)展的自然結(jié)果，這是因?yàn)�，它們發(fā)展至今其界限已經(jīng)完全被溝通。根據(jù)訓(xùn)練及所在的研究單位，必須把他劃為物理學(xué)家的一些人，他們正在傳統(tǒng)的化學(xué)問(wèn)題上作工作；同樣，必須把他劃為化學(xué)家的一些人，他們的工作領(lǐng)域又必須認(rèn)為是物理。這些人有兩門(mén)科學(xué)的廣泛知識(shí)，他們的工作在同行里都受到贊賞和尊重。就其研究方法來(lái)說(shuō)，他們大都采用的不是傳統(tǒng)的化學(xué)研究方法；就其工作范圍內(nèi)說(shuō)，他們的工作也不是正統(tǒng)物理學(xué)家感興趣的所在……。《化學(xué)物理雜志》主是為在這個(gè)邊緣領(lǐng)域工作的人創(chuàng)辦的刊物。

《化學(xué)物理雜志》在介紹了創(chuàng)刊的起源之后還追求了與化學(xué)物理學(xué)發(fā)展有關(guān)的歷史情況：“在19世紀(jì)，原子和分子只是化學(xué)家的一種特殊工作概念。到了20世紀(jì)，化學(xué)家和物理學(xué)家一樣認(rèn)真地研究原子、分子及組成它們的粒子。但是，對(duì)組成宏觀(guān)物質(zhì)的這些基本單元的研究方法主要是在物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)中發(fā)展起來(lái)的。然而，當(dāng)時(shí)這些新方法還未對(duì)古老化學(xué)及時(shí)地顯示出其重要性。以后，情況發(fā)生了變化，放射性發(fā)現(xiàn)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)有很大貢獻(xiàn)；數(shù)學(xué)、物理對(duì)許多經(jīng)典問(wèn)題（如溶液性質(zhì)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的統(tǒng)計(jì)解釋等）取得了成功；新實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)現(xiàn)及其進(jìn)展，使以前難為掌握的知識(shí)現(xiàn)在成為可能；特別重要的是，與量子論相聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)和理論對(duì)化學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展都有其深遠(yuǎn)的影響。近年來(lái)化學(xué)和物理的發(fā)展證明，把數(shù)學(xué)的嚴(yán)格邏輯方法用到化學(xué)問(wèn)題上，其結(jié)果與應(yīng)用到物理的問(wèn)題上同樣有效�！�

過(guò)了50年，也就是到1983年，由于編輯部的人事更替，在《化學(xué)物理雜志》1983年第1期上刊載了幾段編者的話(huà)，其中有來(lái)自美國(guó)物理學(xué)會(huì)化學(xué)物理學(xué)部的一段，這正好補(bǔ)充了雜志1933年創(chuàng)刊時(shí)期的一些背景情況，其大意是：1933年化學(xué)和物理學(xué)邊緣領(lǐng)域正處在定量描述的革命時(shí)期，那時(shí)量子力學(xué)已經(jīng)成為分子光譜和分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)；統(tǒng)計(jì)力學(xué)已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)在微觀(guān)層次上的處理方法，而量子統(tǒng)計(jì)這時(shí)開(kāi)始把原子、分子系統(tǒng)的量子力學(xué)描述和宏觀(guān)系統(tǒng)的熱力學(xué)描述溝通起來(lái)。然而，這個(gè)轉(zhuǎn)變并沒(méi)有得到當(dāng)時(shí)物理化學(xué)界科學(xué)家們的普遍重視，這樣他們中有的人就感到需要辦一個(gè)比《物理化學(xué)雜志》更傾向于物理和數(shù)學(xué)的雜志，于是，《化學(xué)物理雜志》便應(yīng)用而生了，它的誕生正好把《物理雜志》和《化學(xué)雜志》的中間缺口銜接起來(lái)�！痹谶@里我要順便指出，《物理化學(xué)雜志》是在建立了熱力學(xué)分子論以后，在量子力學(xué)開(kāi)創(chuàng)之前的1896年創(chuàng)刊的。

化學(xué)物理學(xué)的發(fā)展

化學(xué)物理學(xué)誕生以后，發(fā)展極為迅速。到1939年，一部由斯萊特著的《化學(xué)物理引論》出版，這本基礎(chǔ)教材式的著作在當(dāng)年就印刷了不下5次。斯萊特在這本書(shū)的序言中著重說(shuō)明化學(xué)物理是一門(mén)交叉學(xué)科，他說(shuō)：“物理和化學(xué)分離開(kāi)可能是件不幸的事�；瘜W(xué)是原子及原子之間結(jié)合方式的科學(xué)。物理則涉及的是原子間的力和這些力所產(chǎn)生的物質(zhì)大尺度的性能。過(guò)去，因?yàn)榛瘜W(xué)是非數(shù)學(xué)的經(jīng)驗(yàn)性科學(xué)，而物理學(xué)在當(dāng)時(shí)又不能處理原子間小尺度的力，所以才使這兩門(mén)科學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)分離。

隨后，由于傳統(tǒng)力學(xué)和分子論的建立，物理化學(xué)進(jìn)一步的發(fā)展，才使這兩門(mén)科學(xué)開(kāi)始靠攏到在一起。不久，量子論和波動(dòng)力學(xué)誕生了，它們對(duì)原子間的相互作用作了成功的解釋?zhuān)@時(shí)沒(méi)有什么方法再使化學(xué)和物理繼續(xù)分離下去。但是，化學(xué)和物理這時(shí)在實(shí)驗(yàn)上、方法上仍有很大差別：化學(xué)家習(xí)慣在試管中處理反應(yīng)物（如配溶液、沉淀、過(guò)濾、蒸發(fā)等）；而物理學(xué)家測(cè)量任何物理量都要用電流計(jì)和分光鏡。但隨著越來(lái)越多物理儀器進(jìn)入化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，它們僅在這方面的區(qū)別也即消失了。……兩門(mén)科學(xué)有廣闊共同的研究領(lǐng)域。這一點(diǎn)希望大家能認(rèn)識(shí)得越早越好。鑒于物理化學(xué)這個(gè)名詞已先被占用，現(xiàn)在又找不到一個(gè)更好的名詞，因而才稱(chēng)這個(gè)共同的研究領(lǐng)域?yàn)椤痘瘜W(xué)物理》。……本書(shū)就是對(duì)這個(gè)領(lǐng)域中的一些內(nèi)容做一嘗試性的介紹�！�

斯萊特在其表述了《化學(xué)物理引論》要達(dá)到預(yù)期目的――補(bǔ)充化學(xué)和物理之間所出現(xiàn)的缺口之后，還特別強(qiáng)調(diào)了交叉學(xué)科對(duì)培養(yǎng)科學(xué)人才的重要性，他說(shuō)：“化學(xué)和物理之所以產(chǎn)生缺口，主是由于傳統(tǒng)訓(xùn)練所造成的結(jié)果，其結(jié)果造成他們幾乎不能真正勝任任何一個(gè)化學(xué)物理分支的工作。如果培養(yǎng)下一代科學(xué)人才，首先使他們?cè)诮?jīng)驗(yàn)化學(xué)、物理化學(xué)、冶金學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)上得到訓(xùn)練；其次在理論物理，包括力學(xué)、電磁理論，特別是在量子論、波動(dòng)力學(xué)、原子和分子結(jié)構(gòu)上受到培養(yǎng)；最后在熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)以及我們稱(chēng)之為化學(xué)物理學(xué)上也得到訓(xùn)練，那他們將比現(xiàn)在只受到化學(xué)，或只受到物理訓(xùn)練的人，能成為更好的科學(xué)家�！�

順便指出，斯萊特對(duì)美國(guó)材料科學(xué)的理論基礎(chǔ)研究和教育，都起到了很好的推動(dòng)作用。我想，這與他上述的看法不無(wú)聯(lián)系。因?yàn)?strong>化學(xué)物理學(xué)與材料科學(xué)是有密切關(guān)系的。

化學(xué)物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容

化學(xué)物理的內(nèi)容一般是由組成它的交叉學(xué)科的性質(zhì)所確定，但其研究范圍可能隨著學(xué)科的具體進(jìn)展屆時(shí)還有所變化。

普里高京在為從1958年創(chuàng)刊至今仍在出版的《化學(xué)物理進(jìn)展》的引言（直到第50巻才更換）中寫(xiě)道：由于研究問(wèn)題的多樣性，如化學(xué)動(dòng)力學(xué)、分子物理、分子光譜學(xué)、輸運(yùn)過(guò)程、熱力學(xué)、物理狀態(tài)的研究以及實(shí)驗(yàn)方法的多樣性等問(wèn)題，促使化學(xué)物理取得了巨大的進(jìn)展。他還說(shuō)：“盡管由于這種多樣性所造成的困難，使其很難嚴(yán)格規(guī)定出化學(xué)物理的研究界限，但它的一些基本問(wèn)題大多還是與單個(gè)分子和原子有關(guān)的，且其行為又與由原子、分子所組成的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的行為聯(lián)系在一起。本書(shū)專(zhuān)門(mén)刊載這種具有現(xiàn)代化學(xué)物理學(xué)標(biāo)志的一類(lèi)文章。”

美國(guó)科學(xué)院1973出版的《物理學(xué)透視》一書(shū)，把以下問(wèn)題列為化學(xué)物理的研究范圍：關(guān)于原子、分子波函數(shù)的理論；原子和分子的光譜學(xué)（從射頻到　射線(xiàn)某側(cè)面）；化學(xué)動(dòng)力學(xué)及碰撞過(guò)程（如熱原子化學(xué)、輻照損傷、量級(jí)在103―104電子伏范圍內(nèi)的原子和電子碰撞過(guò)程）；液體結(jié)構(gòu)的全部領(lǐng)域；高分子聚合物；平衡態(tài)及輸運(yùn)理論的統(tǒng)計(jì)力學(xué)；分子晶體或其他類(lèi)型晶體中的某些性能；物質(zhì)各態(tài)（超流體、超導(dǎo)體和等離子體可能除外）的本構(gòu)熱力學(xué)性能；利用激光研究物質(zhì)（如非線(xiàn)性等）；激光的工作機(jī)制（相干光的光學(xué)性能除外）。下面列出的研究領(lǐng)域雖然民在化學(xué)和物理學(xué)的交界面上，但通常它們不屬于化學(xué)物理。這些領(lǐng)域包括：離子晶體、金屬晶體、共價(jià)晶體和其他具有周期結(jié)構(gòu)性能的晶體、無(wú)定型材料（如玻璃和半導(dǎo)體）；元素起源、核物理中的核能譜學(xué)及核反應(yīng)；超導(dǎo)體及其微觀(guān)解釋以及具有特殊性能的超導(dǎo)材料的開(kāi)發(fā)。應(yīng)該說(shuō)明的是，西歐和日本的劃分方法與美國(guó)有些不同，上面有些領(lǐng)域它們是列到純粹物理學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)然，這僅僅是美國(guó)科學(xué)院在70年代初對(duì)化學(xué)物理學(xué)研究?jī)?nèi)容所做的粗略描述，我們相信，目前它的內(nèi)容可能又增加了一些。

《化學(xué)物理雜志》從一創(chuàng)刊就對(duì)其內(nèi)容采取了靈活適應(yīng)的編輯方法，以便使刊物能反映出這個(gè)學(xué)科每年新進(jìn)展的情況。近年來(lái)，這個(gè)刊物對(duì)化學(xué)物理進(jìn)行了分類(lèi)安排，1983年分為如下五類(lèi)：光譜學(xué)和光散射；分子相互作用及其反應(yīng)、散射及光化學(xué)；量子化學(xué)及分子結(jié)構(gòu)的電子理論；統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)；高分子聚合物、物質(zhì)表面以及一般的化學(xué)物理。

化學(xué)物理學(xué)的研究意義

從以上闡述化學(xué)物理誕生及其發(fā)展的幾段引文中，我們概括出以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，第一，隨著人們對(duì)核外現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的不斷深入及其理論在各個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，化學(xué)和物理學(xué)進(jìn)而發(fā)展為化學(xué)物理學(xué)，這是科學(xué)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)；第二，培養(yǎng)科技人才，特別是在其觀(guān)點(diǎn)和方法的培養(yǎng)上，把化學(xué)和物理學(xué)的訓(xùn)練提高到一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)――化學(xué)物理的高度，這是一個(gè)可行而有其深遠(yuǎn)意義的方向。我們可以把第二點(diǎn)看作是第一點(diǎn)的推論。下面舉兩個(gè)例子對(duì)第一來(lái)加以說(shuō)明。

關(guān)于復(fù)印機(jī)中光復(fù)寫(xiě)材料的研制問(wèn)題，其思想線(xiàn)索是：從化學(xué)鍵量子論的基本概念出發(fā)――經(jīng)過(guò)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的化學(xué)想象―――到對(duì)光敏材料電導(dǎo)性的認(rèn)識(shí)。這是一個(gè)既需要現(xiàn)代物理又需要現(xiàn)代化學(xué)的基本知識(shí)問(wèn)題。如果掌握了這兩方面的基本知識(shí)就會(huì)懂得：這種材料要在屬于電子受體這類(lèi)材料中去找。這樣，就可以減少探索時(shí)間（引自《物理學(xué)透視》第二巻）。

關(guān)于物質(zhì)表面的問(wèn)題，莫里森在他所著的《表面的化學(xué)物理學(xué)》一書(shū)的序言中說(shuō)：“研究表面的電子及光的物理性能，研究表面的化學(xué)活性，從這兩方面入手所得到的結(jié)果和理論，對(duì)建立一個(gè)現(xiàn)實(shí)的表面模型，是互為補(bǔ)充的。對(duì)表面進(jìn)行跨學(xué)科的探討，能導(dǎo)致對(duì)其更好的理解。這一點(diǎn)已為其近來(lái)的進(jìn)展所證實(shí)。但這個(gè)進(jìn)展已不能再按表面化學(xué)或表面物理分類(lèi)。具體地說(shuō)，近來(lái)新實(shí)驗(yàn)技術(shù)和量子力學(xué)模型對(duì)固體表面電子能級(jí)（成鍵軌道）的性質(zhì)已經(jīng)提出了更精確的圖像，它可以對(duì)過(guò)去文獻(xiàn)中所提出的各種化學(xué)模型和物理學(xué)模型進(jìn)行調(diào)和，并使其致�！边@里所指的化學(xué)模型和物理模型就是他在引言中作了詳細(xì)解釋的“表面座位”和“表面能級(jí)”。表面座位強(qiáng)調(diào)了表面原子和其鄰近原子的作用，而忽略了固體能帶的結(jié)構(gòu)。表面能級(jí)強(qiáng)調(diào)了局域電子能級(jí)與固體整體能級(jí)的不同而忽略了表面原子間及與其底原子間的作用細(xì)節(jié)。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使計(jì)算方法發(fā)生了革命性的變化，從而促使人們找到了探討表面途徑的更好辦法；在不忽略整個(gè)固體能帶的背景下對(duì)表面及其鄰近的原子進(jìn)行分析。

金和伍德拉弗在他們合編的《固體表面的化學(xué)物理學(xué)和多相催化反應(yīng)》一書(shū)中對(duì)表面問(wèn)題也有其論述，他們?cè)谛蜓灾姓f(shuō)：“為了制備單晶固體表面和研究其吸附現(xiàn)象，近年來(lái)發(fā)展了很多復(fù)雜技術(shù)，這使我們對(duì)表面的化學(xué)組成、表面局部結(jié)構(gòu)和排列（被吸附物的配準(zhǔn)及其有序無(wú)序現(xiàn)象）、清潔表面與被吸附層的電子結(jié)構(gòu)能作觀(guān)察，因而對(duì)表面的結(jié)合性質(zhì)和強(qiáng)度以及對(duì)吸附、去吸附和表面催化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其機(jī)制的認(rèn)識(shí)大有增進(jìn)。目前，已經(jīng)出版的很多書(shū)籍和總結(jié)文集都敘述了這些技術(shù)及其進(jìn)展的情況。但對(duì)這些技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用和由此而提供給表面吸附和反應(yīng)過(guò)程的真正了解則總結(jié)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠……不久以前，對(duì)于明確規(guī)定了的多相催化系的基本研究還很貧乏，吸附基本研究與工業(yè)催化問(wèn)題的聯(lián)系似為期尚遠(yuǎn)。但在這套書(shū)中我們希望說(shuō)明，化學(xué)家、物理學(xué)家和冶金學(xué)家最近的工作已經(jīng)導(dǎo)致了這一學(xué)科的良好成長(zhǎng)：即化學(xué)吸附和多相催化的理論已被建立在堅(jiān)固的物理基礎(chǔ)之上，或者說(shuō)它們之間的聯(lián)系已經(jīng)確立。通過(guò)上面的例子我們不僅可以認(rèn)識(shí)化學(xué)物理學(xué)的意義，也可以體會(huì)到化學(xué)物理學(xué)有強(qiáng)大的生命力。

（原載《百科知識(shí)》）1984年第4期）

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附件2：

J.W. Stout, "The Journal of Chemical physics－the first 50 years"，ANNUAL REVIEW OF PHYSICAL CHEMISTRY 37: 1-23，1986.      StoutJCP50Years.pdf

  本文關(guān)鍵詞：化學(xué)物理學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。