1977年，中國大地河流解凍，恢復(fù)了自“文革”后中斷了十年的高考，570萬考生潮水般涌向考場。30年后回望，那成為一個寫滿希望、開啟未來的轉(zhuǎn)折點。它改寫了無數(shù)人的人生，亦成為中國教育的拐點。它重建了人們對于知識的信仰，它喚起了青年人的斗志，為將來的改革開放和現(xiàn)代化事業(yè)培養(yǎng)了源源不斷的人才，為國家富強和民族復(fù)興打下了良好基礎(chǔ)。今天，高考恢復(fù)之后培養(yǎng)的知識分子已經(jīng)日益成為中國社會建設(shè)和發(fā)展的中堅力量。
中國科學(xué)院院士鄭蘭蓀，正是當(dāng)年趕考人中的一名。三十年來家國，八千里路云月。從那個點出發(fā)，他走上了科技報國的路。
鄭蘭蓀：1954年生，江蘇吳中人，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)系教授。1977年考入廈門大學(xué)化學(xué)系，1982年作為我國改革開放后第一批公派赴美留學(xué)生，師從諾貝爾化學(xué)獎獲得者斯莫利。長期從事碳原子團(tuán)簇研究，并取得重大突破，曾獲國家自然科學(xué)二等獎。2001年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。
鄭蘭蓀院士在實驗室
1977—1982：一名鉗工的人生拐點
鄭蘭蓀是什么時候愛上化學(xué)的呢？
他是1977年高考恢復(fù)后的第一屆大學(xué)生，入學(xué)的時候已經(jīng)24歲了，原來是廈門市一家校辦工廠的鉗工。他的父母都是大學(xué)教授，曾在新中國建國前留學(xué)美國、英國。這樣的家庭，在那個時代里就意味著批斗、游街、挨打、抄家……
他并沒有得到多少家庭熏陶，在學(xué)校里也沒有學(xué)到多少知識，高考時理化成績最差，其中化學(xué)只考了20多分。他選報的志愿是英語系，可命運之神偏偏粗心大意，手忙腳亂，把他的檔案投錯了。最后，廈門大學(xué)化學(xué)系錄取了他。
廈大化學(xué)系堪稱國內(nèi)一流，盧嘉錫、蔡啟瑞、田昭武等化學(xué)家都出自這里。他年歲偏大，基礎(chǔ)又差，但他格外珍惜這個機會，每天在圖書館里、宿舍里、實驗里苦苦地禪悟，五彩繽紛的分子、原子們彌漫在他的意識里。他明白，雖然看不見，但這微觀世界里的一切充滿了實實在在的物質(zhì)，那就是化學(xué)的天空。
這個時候，他并沒有想到要當(dāng)一名化學(xué)家，他只是要改變一下自己的命運，找一份工作。
對于一名未來的科學(xué)家來說，他的起步是不是晚了些？
1982—1986：美國實驗室的中國學(xué)生
窗外的社會正在發(fā)生著強烈的化學(xué)變化。
1982年初，他大學(xué)畢業(yè)了，忽然傳來消息，國家要選派40名化學(xué)類赴美留學(xué)生。他馬上報考，竟然考了第10名。就這樣，要去美國進(jìn)行碩博連讀了，真是做夢也不敢想的事情啊。
到美國后，感到什么都新鮮，當(dāng)天就迫不及待地登上了世貿(mào)大廈樓頂。俯瞰紐約，鱗次櫛比的高樓大廈，穿梭不斷的車水馬龍，這和國內(nèi)城市里低矮的房屋、稀少的車輛形成了鮮明對比。他想，自己的祖國什么時候也能這樣繁榮和富裕該多好啊!
他被選送到休斯敦賴斯大學(xué)，師從著名化學(xué)和物理學(xué)家理查德·斯莫利教授，專業(yè)是原子團(tuán)簇的激光產(chǎn)生和研究。
這是一個完全陌生的領(lǐng)域，走進(jìn)人家設(shè)備豪華的實驗室，面對巨大的真空系統(tǒng)、不銹鋼腔體、電子設(shè)備、激光器、計算機，他驚愕得像一只手足無措的猴子。這些設(shè)備，他在國內(nèi)根本沒有見過。
斯莫利教授對他大失所望，每次分組實驗時，只有他被孤獨地擱在一邊。更讓他難堪的是，美國政府對華歧視，因為試驗經(jīng)費來自能源局，斯莫利教授嚴(yán)肅地告訴他，這些經(jīng)費不能供給來自中國大陸的學(xué)生，而且他在這里取得的一切學(xué)術(shù)成果，在論文發(fā)表時都不能署名。鄭蘭蓀的心一下子涼了，他知道，這里的一切都不屬于自己，自己只是屬于那個剛剛走出泥淖的卻仍然清貧的祖國!
那是一段怎樣艱苦的歲月啊。
每月只有350美元，還要交房租，買資料。他每周只去一次超市，專買打折食品。每天只做一頓飯，分成三頓吃。夏天太熱了，他不敢開空調(diào)。他日夜守在實驗室里，恨不得渾身的器官與這些陌生的儀器們完全融為一體，融為一體。
這種東方式的刻苦精神，讓斯莫利教授嘆為觀止。
留美第三年，斯莫利教授終于把“超冷原子簇正負(fù)離子束”課題交給了他。這是一個科學(xué)家還沒有嘗試過的難題，教授并沒有抱太大的希望。但鄭蘭蓀明白，這是完成學(xué)業(yè)的一道深坎，也是求學(xué)生涯的一座山峰，他必須跨越!
原子簇是比納米更小的物質(zhì)層次，屬于物理、化學(xué)的交匯點。要檢測離子，需要用電場加速，但離子又不能進(jìn)入電場。他苦思冥想，多方求問，終于設(shè)計出了一個特殊的電子線路，既可以產(chǎn)生高壓脈沖，又使得正負(fù)離子都能順暢地進(jìn)入加速電場。
還有很多的實驗設(shè)備和儀器，需要自己動手設(shè)計制作。
一天晚上，天氣異常悶熱，斯莫利來到實驗室，看到滿頭大汗、渾身濕透的鄭蘭蓀正拿著一把鐵鋸，全神貫注地鋸一根碗口粗的實驗鋼管。在他身后站了半個多小時，鄭蘭蓀竟然沒有察覺。斯莫利教授實在被這個自己冷落了三年的中國學(xué)生感動了，他走過去，掏出自己的手帕，替他擦汗，感嘆地說：“蘭蓀，從你的身上，我知道中國的長城是這樣修筑起來的!”
這個課題的成功徹底征服了斯莫利，他為此專門開了一個慶祝的“派對”。論文發(fā)表時，他不顧美國政府的禁令，堅持署上了鄭蘭蓀的名字，并且列在第一位。
四年學(xué)習(xí)結(jié)束時，他的博士論文被斯莫利教授稱為：“我指導(dǎo)過的學(xué)生中最富有獨創(chuàng)性的!”
取得學(xué)位的第三天，他作出了一個驚人決定：回國!消息傳出，不少朋友罵他是傻瓜，斯莫利教授挽留他，美、德、沙特等國家的有關(guān)實驗室均提出優(yōu)厚條件，但都被他婉言謝絕了。他清楚，在國外即使當(dāng)博士后，收入也遠(yuǎn)超國內(nèi)教授十倍，而且國內(nèi)的研究條件也實在簡陋。但在國外替人家“打工”，工作再漂亮，成果也是人家的，而在國內(nèi)搞研究卻是自己當(dāng)家做主，成果既是個人的，更是國家的。
是的，他的根在那里，他熱愛那個生他養(yǎng)他的地方。他已經(jīng)32歲了，他知道人生中什么是最重要的!
他是同批留學(xué)生中第一個回國的，也是惟一的。
1987—1996：回國，一切白手起家
鄭蘭蓀在美國期間，正是斯莫利教授發(fā)現(xiàn)C60的時候。但出于特殊原因，他始終沒有讓鄭蘭蓀參與。
碳是人類最早認(rèn)識的也是生命最基本的化學(xué)元素。純碳原子由于排列形式不同而生成兩種性質(zhì)完全不同的物質(zhì)，即石墨和金剛石，這早已是化學(xué)常識。但從斯莫利等人意外地發(fā)現(xiàn)了C60以后，這一原理被徹底顛覆了。這些碳分子的原子相聯(lián)結(jié)既不是構(gòu)成石墨的層狀結(jié)構(gòu)，也不是構(gòu)成金剛石的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，竟是一個恰如足球的空心籠狀結(jié)構(gòu)。一時間，科學(xué)界沸騰了。
C60結(jié)構(gòu)示意圖
這些冥冥中的由碳原子團(tuán)簇構(gòu)成的神秘籠狀物就是富勒烯。
他回國后，世界范圍內(nèi)的富勒烯研究熱已經(jīng)升溫，但在國內(nèi)還是空白。
一切都是白手起家。沒有配套的儀器，只有自己設(shè)計、制造。一個激光工作臺，訂做需要幾千元，他自己動手，將舊的實驗桌加固改裝。核心部件“脈沖激光器”，進(jìn)口要幾萬美元，國產(chǎn)的也在10萬元以上。為了節(jié)約經(jīng)費，他聯(lián)系了蘇州一家儀器廠，雙方聯(lián)手攻關(guān)研制，自編高性能軟件，這樣，只花了6000元。鄭蘭蓀當(dāng)過鉗工，此時他的手藝完全被派上了用場，和他的合作伙伴也是大學(xué)時的同學(xué)黃榮彬一起，鋸鋼材、車零件、焊接……
一臺中國特色的激光離子源飛行時間質(zhì)譜儀建成了。
碳的溶點是3600℃，而脈沖激光聚焦的溫度更要高得多。在這臺飛行時間質(zhì)譜儀里，石墨蒸發(fā)升華成了飄渺的碳原子，又凝聚成各種尺寸與結(jié)構(gòu)的碳原子團(tuán)簇。他的富勒烯研究就這樣開始了……
那一年年底，當(dāng)他將一幅實驗記錄譜圖作為圣誕卡寄給導(dǎo)師時，大洋彼岸的斯莫利教授簡直難以置信，驚訝得張大了嘴，像一只大大的足球。
不要想象試驗室都是靜謐的，一塵不染的。不，不，在科學(xué)家的作坊里，往往是凌亂不堪的，就像愛因斯坦的頭發(fā)。在這里，填滿了噪音——那是真空泵激情的呼喊，充溢著異味——那是溶液們各具風(fēng)味的舞蹈。他沉浸在這里，時間的腳丫丫悄悄地從他的臉上，頭發(fā)里走過，踩出了一道道細(xì)密的絲紋，白了頭發(fā)，粗了容顏。
幾年過去了，他記錄了上萬張圖譜，發(fā)表了數(shù)十篇論文。
思維的世界，像是布滿陰霾的天空，沒有風(fēng)和日麗，春光明媚，只有飽含雨意的云塊們在默默地聚合著，碰撞著，醞釀著……
哦，遙遠(yuǎn)的富勒烯。
斯莫利教授曾告訴他，科學(xué)的知識可以教你，只有Sense Of Science(科學(xué)的感覺)無法傳授。
是的，那是一種神奇的感覺。而現(xiàn)在，他的生活和事業(yè)就是全身心地感受這種感覺，并嗅著它的芳香，牽著它的衣襟，走下去，走下去……
科學(xué)家是誰？
是那些在未知世界里探索的人。就像一條路，一條航道，他們探尋出來，交給大多數(shù)人去享用。又像神農(nóng)嘗百草，冒著生命危險，只為給后人留下治病的良方。在那個漫長的黑色隧道里，默默地忍受著一年又一年的寂寞，一萬次一萬次的失敗，攀爬著，攀爬著，屢敗屢戰(zhàn)，屢敗屢戰(zhàn)……
必須突破現(xiàn)有的實驗方法!
他和他的伙伴反復(fù)試驗，陸續(xù)創(chuàng)建了液相電弧、激光濺射、輝光放電、微波等離子體、催化熱解等多種合成方法……
這是一個無限狹窄的微觀世界，卻是他無限寬闊的舞臺。在這里，他是將軍，一聲令下，雜亂無序的離子們像士兵一樣整齊地分列開來；他是皇帝，一道旨意，大大小小的離子們像臣民一樣按品階分層次地各就各位；更有趣的是，他還是一個警察，可以任意將某一個離子像犯人一樣單獨囚禁起來，隔離審查，拷問一番……
他的興趣像火苗一樣，越燒越旺。這真是一個美妙的世界啊，比天空還要絢麗，比大海還要寬廣，有火紅的神鳥，綠色的寶石，黃色的魔杖……
可他在現(xiàn)實世界的生活卻是簡約又單調(diào)。
他仍然保持著美國留學(xué)時的習(xí)慣，喜歡到超市里買打折食品，存放在冰箱里。他不飲酒，不抽煙，甚至不喝茶，更不用說唱歌、跳舞了，窗外的一切繁華和時尚與他無緣。吃飯的時候，別人去教工食堂，而他總是獨自回家吃方便食品。
“人太多，還要排隊，耽誤時間。”他皺著眉頭說。
“你可以晚去一會兒呀。”
“那會常常碰到校長。”
妻子在家的時候，就想方設(shè)法地為他做幾個菜。
吃完后征詢意見：“怎么樣？”
“好吃，好吃，謝謝，謝謝。”他感激地說。
“那我問你，你剛才吃了什么？”妻子看著他。
“……”他想了半天，滿臉尷尬。
1996—2000：鐵樹在悄悄孕育花苞
1996年，斯莫利教授因C60的重大發(fā)現(xiàn)，榮獲諾貝爾化學(xué)獎，他馬上致電祝賀。但讓人不可思議的是，從此之后，全球范圍內(nèi)的富勒烯熱反倒慢慢地涼了下來。原來，自C60之后，雖然多種更大的富勒烯分子如C70、C84等相繼被合成出產(chǎn)物，但比C60小的富勒烯分子結(jié)構(gòu)十分活潑且不穩(wěn)定，在這方面的研究遲遲沒有進(jìn)展，而且原來設(shè)想工業(yè)應(yīng)用的美好前景一時也無法實現(xiàn)。
C70結(jié)構(gòu)示意圖
斯莫利教授似乎對富勒烯研究也失去了信心，他也無奈地轉(zhuǎn)行了，轉(zhuǎn)向了火熱的納米研究。
怎么辦？
富勒烯的“紅旗還能打多久”？
國外和國內(nèi)的不少同行勸他，富勒烯已從短線轉(zhuǎn)成長線研究項目，再有十年也不會有新的重大突破，不如暫時放棄，轉(zhuǎn)向最時尚的納米材料研究。因為富勒烯與納米材料僅是一墻之隔，極易打通。
鄭蘭蓀婉拒了朋友們的善意。
基礎(chǔ)研究是一切科學(xué)大廈的基石，基石雖然埋在地下，卻是最重要的。真正的科學(xué)家就是要耐得住寂寞，雖然在短時間內(nèi)可能沒有論文，沒有成果，沒有掌聲，但關(guān)鍵的是要堅持，堅信。哦，親愛的富勒烯，如此美妙的一個籠狀結(jié)構(gòu)分子，一個剛剛從泥塘里走出來的丑小鴨，他肯定會變成驚艷世人的白天鵝!
前面是白茫茫的沙漠，他在渴望著那一片綠洲，那一條小河；周圍是黑漆漆的夜晚，他在期盼著那一輪明月，那一縷星光……
上萬次枯燥的重復(fù)，上萬次黑色的失敗，這就是科學(xué)家的寂寞。寂寞是一種生活，是一種煎熬，更是一個煉獄。
真空泵在“嘭嘭”的震響，弧光在白亮亮地閃爍，紅色的、黃色的、褐色的溶液在瓶瓶罐罐里，在粗粗細(xì)細(xì)的管道里流動著，變幻著，也在他的心底里、血管里流響著……他真是恨不得這所有的儀器和溶液就是自己的手指、眼睛和血液，抑或就是自己的意志。轉(zhuǎn)眼間，富勒烯材料變成了社會的新寵，豐富了人類的文明，溫柔了世界的笑容……
但同時，他又苦苦地笑了，搖了搖頭。像一棵漫長歲月里的沉悶的鐵樹，花苞在悄悄地孕育。
寂寞的花瓣第一次綻放。1997年冬天，他的課題組終于制備出了具有C60碎片骨架結(jié)構(gòu)特征的C20CL10氯代碳簇。這一成果在美國最權(quán)威的化學(xué)刊物《美國化學(xué)會會志》發(fā)表后，立即引起了世界關(guān)注。
一抹粉白的幽明，一縷鵝黃的曙光。
鐵樹的花瓣仍在慢慢啟動：
合成出一系列全氯代富勒烯碎片；發(fā)現(xiàn)C60形成與石墨晶面取向的關(guān)聯(lián)；探明碳原子簇的催化生長規(guī)律……
每天早上8點鐘，他準(zhǔn)時走進(jìn)試驗室。
試驗室門口有一株老老的榕樹，濃濃的葉片，密密的胡須，是一位無言的智叟，見證了這個歲月流轉(zhuǎn)、珠玉蒼黃的歷程。
他雖然不再年輕，但他的心依然澎湃。掃描隧道顯微鏡下，溫度被設(shè)定在零下270度，這里是一個最溫馨的世界，在這里，可以清晰地看到那一個個排列有序自然對稱的分子，像一片片圓圓的魚鱗，像一枚枚豐滿的饅頭，那是大自然神奇的奧秘，在與他對視，在向他訴說，在邀他破譯……
粗粗細(xì)細(xì)的管道里，各種色彩的溶液在悄悄地流動，他似乎聽到了那美如天籟般的“淙淙”的聲響，那是宇宙間最動聽的音樂，最妙曼的神曲，最美媚的誘惑……
2000—2007：他們哭了，他們笑了
“鄭老師，快來看……”
他的助手謝素原興奮地走進(jìn)門來，向他喊道。
C50CL10的結(jié)構(gòu)示意圖
這是2000年2月初的一天。課題組人員用微波等離子體和氯仿合成出1克左右的黑色粉末狀混合物，微微散發(fā)臭味。
混合物內(nèi)含100多種物質(zhì)，細(xì)細(xì)分離后，通過質(zhì)譜，發(fā)現(xiàn)一種奇異的原子團(tuán)簇，且比較穩(wěn)定。
鄭蘭蓀眼前一亮。通過反復(fù)檢測，質(zhì)譜確定這種分子包含了50個碳原子和10個氯原子。
他們圍在一起，興奮地商討著，推測它的結(jié)構(gòu)，懷疑還是像其他的富勒烯碎片一樣，是一個破缺的籠子。
會不會是一個比C60更小的籠子？
如果是那樣，意義就更大了。
但這一切都是猜想。只有制備出足夠量和足夠純的實物，才能通過核磁共振圖譜精確表征出它的結(jié)構(gòu)。
一場連續(xù)數(shù)年的緊張而又激烈的攻堅戰(zhàn)開始了……
幾乎就在鄭蘭蓀遙望到C50CL10背影的同時，他的妻子身上不幸被發(fā)現(xiàn)了一種人類最可怕最無奈的細(xì)胞，且已到了中晚期。
多年來，妻子為自己付出了太多，卻很少得到自己的關(guān)心。恩愛夫妻，總感覺來日方長，卻沒想到去日無多，鄭蘭蓀愧心如海。
妻子住院了，他每天大部分時間都陪護(hù)在身旁。只有伺侯妻子睡下后，他才打開隨身的電腦，去會見他的富勒烯。
實驗仍在一步步地前行著。合成與分離工作的難度太大，半年之內(nèi)竟然粒顆無收。
2001年9月，研究組的女博士生高飛承擔(dān)了主要的合成與分離工作，并重新設(shè)計制做了一套電弧分離裝置。這套裝置龐大且笨重，僅一個真空鍋蓋就上百斤重，需要用千斤頂開啟。一年之后，終于分離出100克混合物，但其中C50CL10的含量還不到萬分之一。
如何將它分離和提純？
從萃取到高效液相色譜，整個分離過程持續(xù)了整整一年半時間。最后一輪的分離是在北京中科院化學(xué)研究所實驗室完成的，最終純化的產(chǎn)物僅僅只有1.6毫克。
凝望著靜臥在瓶底的那一點點土黃色實物，他們哭了，他們笑了。這是地球上誕生的第一簇純粹的C50CL10啊。
2004年4月30日，國際科學(xué)界最權(quán)威雜志《科學(xué)》上發(fā)表論文。論文審稿者稱“這是一項具有里程碑意義的工作!”斯莫利教授也發(fā)來郵件祝賀，稱贊這是“令人驚奇的突破”。接著，國際上數(shù)十種科學(xué)媒體都在第一時間里進(jìn)行了高度評價。
成功捕捉C50之后，他們的腳步更快了。
2006年以來，鄭蘭蓀課題組又陸續(xù)合成表征了兩種C60的異構(gòu)體。至此，他的課題組經(jīng)過20年探索，已經(jīng)合成出數(shù)十種特殊構(gòu)型的新型富勒烯及相關(guān)碳原子團(tuán)簇分子，揭示了富勒烯的結(jié)構(gòu)特征，并建立了反映團(tuán)簇形成機理的動力學(xué)方程，求解了形成分布函數(shù)，為揭示這一長期困惑科學(xué)界的難題提供了明確的實驗證據(jù)。
2005年10月，斯莫利教授因病去世，臨終之前，這位“世界富勒烯之父”仍然在關(guān)注著鄭蘭蓀及中國的富勒烯研究。斯莫利教授去世了，隔著寬寬的太平洋，把一個巨大的火炬遞給了他。
鄭蘭蓀的業(yè)余興趣之一是聽音樂，他喜歡莫扎特、舒伯特，還有肖邦。歡快、舒緩的樂曲像明媚的陽光一樣照亮了他的靈魂，草綠色的、杏黃色的音符在空中飄浮著、聚散著、回響著，像富勒烯家族里那些頑皮、詭譎而又可愛的原子們……
是的，這是一個鮮活、靈動的世界，一切都在醞釀中，一切皆有可能!
鄭蘭蓀院士在給本科生上課
本文原載2007年6月11日刊《光明日報》，作者為光明日報記者李春雷。本文僅用于對相關(guān)科學(xué)作品的介紹、評論以及課堂教學(xué)或科學(xué)研究，不得作為商業(yè)用途。如有任何版權(quán)問題，請隨時與我們聯(lián)系！
