范海福院士：“偶然”造就科学人生

学术名片:

范海富出生于1933年。1956年，他毕业于北京大学化学系。中国科学院物理研究所研究员，晶体学家。1991年，他被选为中国科学院院士。他在2000年被选为第三世界科学院的成员。国际晶体学研究所和晶体学计算委员会第14届和第15届会议成员(1987年至1993年)。

提出了晶体结构分析中伪对称性的系统处理方法，建立了高分辨率电子显微镜(与李芳华合作)中新的图像处理方法，将直接法应用于蛋白质晶体结构分析，建立了多维空间直接法测量含有周期性缺陷的晶体结构。

他发表了100多篇学术论文，并在国际学术会议上发表了40多篇特邀报告。与英国皇家学会成员伍尔夫森合著的专著:《固体晶体结构的物理和非物理方法》，剑桥大学出版社，1995年。获1987年国家自然科学二等奖、1991年中国物理学会叶奖、1992年国家科学技术进步奖、1996年第三世界科学院物理奖、1998年何李科学技术进步奖、2006年数学科学奖。

我们的记者温

范海富院士是在他简朴甚至是简单的客厅里接受采访的。从阳光明媚的下午到昏暗的傍晚，这位略带广东口音的老人说话了。

像当代科学家一样，范海富的科学研究道路是有时代特征的，但又有所不同——他不是被动地承担研究项目，而是还抵制了一些“大气候”的影响。他早在1963年就写了一篇论文，并于1965年正式发表，这是当时国内外首次进入晶体结构分析方法研究的新领域。从20世纪80年代初到90年代末，这一领域已经成为国际直接结晶学研究的热点。毫无疑问，中国的相关研究一直占据着重要的位置。

妈妈买了一本化学实验书。

20世纪40年代末，抗日战争结束后，广州恢复了往日的平静，街道又变得热闹起来。一个14或15岁的男孩经常在假期穿梭于街道和小巷，从旧货店和书店到所有对公众开放的图书馆。这个年轻人就是范海富。

初中二年级时，范海富随母亲从澳门回到广州，进入中山大学附属中学(现广东实验中学)。范海富开始只对文学、音乐和美术感兴趣，从来没有想到过一本书能让他走上科学研究的道路。

范海富的妈妈是一名高中老师，喜欢买书。她还每次给范海富选一些书，还买了一本《初中化学实验手册》。这是一本早期化学家写的小书。它根据当时中国的国情，教年轻人在家做实验。可以想象，当时中国学校的实验设施非常有限。这个实验写得非常详细。范海富看完之后非常感兴趣，于是他就把它放了出来，开始在家里做实验。从那时起，他就对化学感兴趣。

之后，范海富读了一系列的书，教年轻人在家做实验。除了化学实验，还有无线电实验，这些实验被扩展到各种科普书籍中。范海富从做实验中受益匪浅。除了学习如何做事，他还锻炼了自己的思维。因为书中提到的许多材料和工具的价格超出了范海富家的财力。他不得不努力寻找替代品并修改实验方案。因此，除了在旧货店购物，人们还应该去图书馆寻找参考资料，以便更好地理解实验的原理。

“我在那个时候养成了浏览课外书籍和查找几本不同参考书的习惯，这是非常偶然的。我妈妈不学习科学和工程，她不能帮助解决实验中的问题。只需思考、检查数据和做实验，一些问题很快就解决了。有些问题目前还不能解决，所以我们会想办法再做一次实验。这些过程在科学研究中经常发生，然后它们开始接触和适应。”范海富说道。

随后，范海富组织了一个课外化学和无线电实验小组，在自己家里和几个学生做实验——在中山大学附属中学，学生可以组织兴趣小组而不用申请。他们的活动贯穿整个高中阶段，兴趣浓厚，甚至在高考前从未停止过。

有趣的是，这个兴趣小组的所有学生都上了大学，学习科学和工程。他们大多数都成了教授，包括两名院士。范海富说:“如果机会能平等地照顾到每个人，他们当中就会有更多的院士。”

两次考试不及格

范海富对科目很感兴趣，但他不在乎考试。他参加了两次高考。第一次，我没有进入第一志愿学校，第二次，我进入了北京大学。与许多从小就很优秀的科学家不同，范海富说，除了一些特别感兴趣的科目外，他的考试成绩大多处于中等水平。

他在高中和大学都有“不及格”的记录。然而，幸运的是，他的高中和大学都很宽容。

中山大学附属中学是一所公立中学。尽管这不一定是当时广州最好的高中，但在范海富看来，学校里有优秀的教师，他们能耐心地启发和引导学生。有一个让学生*发展的良好氛围。

范海富有一年数学考试不及格，然后参加了补考。然而，他没有感受到来自老师或同学的任何压力。认识他的老师和同学仍然认为他在化学、物理、音乐、艺术和其他学科有突出的表现。

另一次“考试”失败发生在北京大学期间。

范海富对自己做实验的能力非常有信心。有一次，范海富擅自改变了《实验教程》中规定的操作。当时，“教程”是从前苏联搬来的。范海富发现两个实验操作明显不合理。后来的事实也证实，根据这两个实验操作，需要几十分钟才能得到结果。范海富改变了操作，不到五分钟就完成了。应该说，事先不和老师讨论是错误的。但是如果我们讨论它，恐怕我们不能改变它。完成实验后，他自豪地提前离开实验室进行“*活动”。

事后，负责无机化学实验课的老师批评他没有遵守课堂纪律。不尊重苏联老大哥的先进经验。范海富接受了第一个批评，但拒绝了第二个。在一年级期末假期，范海富收到一封电报，说他无机化学实验不及格，将返回学校参加补考。范海富没有理会。开学后，班主任问他为什么没参加补考。范海富说:无机化学实验课根本没有通过考试。在你知道我要做什么之前，你怎么能确定我需要一个“补考”？事情就是这样。

毕业两年后，范海富接到通知:请带两张照片回学校领取毕业证。

回头看，范海富觉得这个实验班的班主任是一个非常敬业的老师。她对范海富的指导和帮助是有价值的。还应该特别感谢老师和学校对一个粗野傲慢的“愣小子”的宽容。

受益于大师讲座

范海富1952年进入北京大学化学系。当时在北京大学，几位教授在第一线讲课。在大学的四年里，他印象深刻，收获颇丰。将近60年后，他能够和许多老师一起来。

中国结晶学的创始人之一唐有祺是范海富的第一位结晶学老师。毕业多年后，范海富仍然得到了唐有祺的大力帮助。当时的其他教师也对范海富后来的研究生涯产生了重要影响。

著名物理化学家傅莹做了一次精辟而幽默的演讲。他特别强调应用他所学的知识。在学期的第一课，他公开了期末考试的一个必答题:“举一个你自己的例子来说明胶体化学的原理。”附加要求:“这个例子不能是我在课堂上讲的，也不能是其他考生引用的。否则，你最多只能得到3分(5分是满分)。”几句话就能让全班同学注意到他们周围随时随地发生的各种自然现象，并试图用刚学过的胶体化学原理来解释它们。这是一种独特的教学方法。

著名物理化学家徐光先是一个谦虚的人。除了讲课，他还向同学介绍了自己的科研经历。他们被警告说，在科学研究的道路上将会有一些地方“花草非常美丽”。但是不要迷失方向，偏离更重要的目标。

著名理论物理学家周是当时最年轻的教师，也是最受欢迎的化学系教师之一。他谈到了理论物理学的“化学系浓缩版”。没有现成的教材，没有时间写讲义，也没有书面的课堂大纲。周手里拿着一支粉笔，边写边说。年底，勤奋的学生将在黑板上写下关键词和公式，形成一份好的讲义。周不仅教授物理，而且更注重培养思维方法。要求学生不仅要看到他们的相似之处，还要找出他们对于相似概念的不同之处。

大学三年级时，范海富在大连石油研究院陈少力的指导下进行了一次研究实践。陈少力是一位刚从美国回来的年轻学者。他的桌子旁边有一个带许多小抽屉的柜子，里面装满了文件卡片。范海富和陈少力学会了去图书馆查阅文件。通过对文献的分析和比较，他们得出了自己的推论，然后用实验来验证。

科技工匠

1956年，范海富被分配到中国科学院应用物理研究所(现在的物理研究所)。

"发明一种新方法可能比确定十种新结构更重要。"这是范海富的导师吴在物理研究所第一次见到他时所说的话。这里的“方法”是指晶体结构分析方法。范海富在这句话的启发和指导下，开始了几十年的晶体结构分析方法的研究。

"我不太了解我的职业。"对于晶体学专业，范海富总是从这个介绍开始。结晶学是一门跨学科的学科，涉及数学、物理、化学、生物学等。虽然它的名声并不“显赫”，但它为人类做出了巨大贡献。正是X射线结晶学使人类能够理解被广泛用来描述物质微观结构的量，如原子半径、键长、键角等。第二次世界大战结束前后，一组来自英国和美国的顶尖晶体学家花了3年时间通过x光结晶学确定了青霉素的结构，这使得青霉素有可能被广泛用于治疗公众。20世纪的一些重要科学事件，如DNA双螺旋结构模型的提出、肌红蛋白和血红蛋白晶体结构的测定、结构生物学的建立，都与X射线晶体学密切相关。

更直截了当地说，晶体结构分析是一种帮助人类在原子尺度上观察物质内部几何结构的工具。范海富曾经在一个工作室里介绍自己:“我们是几个工匠。请注意，我没有瞧不起自己，更不用说工匠了。从世界上最伟大的建筑师到勤奋的建筑工人，他们都是工匠。想象一下，如果这些工匠都走了，我们应该住在哪里？有两个地方可供选择:洞或树！”

范海富继续解释说，从事计算机设计和制造的人以及从事晶体结构分析和研究的人可以被视为科技领域的工匠。它们并不直接探索自然界的运动规律，但它们为此目的提供了不可或缺的工具，并不断改进和创新这些工具。以X射线衍射分析为代表的原子尺度物质结构分析已有近百年的历史。还在于不断的改进和创新。花了三年时间确定的青霉素的结构现在大约是三天。肌红蛋白和血红蛋白的结构测定花了20到30年才完成，现在大约一个月就能完成。

40多年的“长寿”

2012年，中国物理学会、物理学报和中国物理学报编辑部授予范海富1965年在《物理学报》上发表的文章“符号关系公式在含重原子晶体结构测定中的应用——一个符号校正方案；二。组件关系及其应用。论文第二部分(二)将蛋白质晶体结构分析中的直接方法与“单对同构替代”和“单波长异常衍射”方法联系起来，这是直接方法首次进入蛋白质晶体学领域。这篇论文写于1963年，当时范海富才30岁。

“说实话，当时我不知道这篇文章到底有多重要。我只是想打开一个缺口，涉足衍射分析的研究领域。”范海富回忆道。长期以来，范海富总觉得著名科学家吴先生对文章的评价明显高于他自己当时对它的评价。

此后，吴一直关注着范海富的方法论研究进展。同时，范海富还得到了导师吴和吉林大学于教授的鼓励和支持。然而，随之而来的“*”严重干扰了这项工作，只能以“黑色话题”的形式艰难而断断续续地进行。然而，范海富等人在此期间发表的论文仍被国外出版的专论详细引用了三页。

“*”后期，吴的情况不好的时候，还对范海富说:“阶段问题很重要，我们一定要坚持下去！”

范海富和他的同事们坚持了40多年。诸如“晶体结构分析中的伪对称性”、“晶体超结构和非公共调制结构的直接方法解”、“蛋白质晶体的SAD/SIR数据的直接方法相位迭代推导”和“蛋白质结构模型的直接方法辅助迭代修复”等研究项目都是1965年文章的派生物。它的时间跨度从20世纪70年代到现在。接下来，范海富和他的同事还准备将直接方法应用于单分子或单粒子的硬X射线激光衍射中的相位扣除。

“人们获得了诺贝尔奖。你还学什么？”

这是范海富在20世纪80年代末面临的一个“问题”。事情必须从结晶学的直接方法开始。

x射线撞击晶体会产生不同方向的衍射波。如果能记录这些衍射波的振幅和相位，就能通过逆傅里叶变换计算出代表晶体结构的电子密度图。然而，衍射实验通常只记录衍射波的振幅并“丢失”它们的相位。因此，衍射分析的关键是试图恢复“丢失”的相位。结晶学中的直接方法是从一组衍射波的振幅中直接推导出相应的一组相位。它是由哈克和卡斯帕于1947年首次提出的。

20世纪50年代，一群拓荒者奠定了直接方法的数学基础。20世纪60年代初，范海富提出将直接法与其他衍射分析方法相结合，以提高直接法的效率，拓展其应用领域。

与此同时，国际直接方法研究发展迅速，逐渐在小分子晶体结构分析领域占据领先地位。它将小分子单晶结构分析的效率提高了十倍，促进了结构化学的发展，促进了基于小分子药物设计的创新。由于这个原因，直接法的先驱，两位科学家，j .卡尔和h .豪普特曼，在1985年获得了诺贝尔化学奖。在庆祝的时候，一些人提出了上面的“问题”。

1987年，在第14届国际晶体学大会期间，举行了一次座谈会，向两位诺贝尔奖获得者表示祝贺。主席是M.M .伍尔夫森，直接法的先驱之一，英国皇家学会的成员。范海富是五名记者之一。他的报告指出，诺贝尔奖后的直接方法应该超越传统领域，开发新的应用，并指出四种扩展方式。

报道的主持人伍尔夫森非常赞赏范海富的说法。他私下对范海富说:“你是最棒的！”九年后，1996年第17届国际晶体学大会的一个分会的主席s .福捷在她的总结报告中引用了范海富的扩张之路。

回顾这段历史，范海富感到十分感动。他说，当时，中国已经在上述四个领域中的三个领域占据了重要的国际地位。我们用自己的研究工作回答了上述“问题”。科学研究的目标本不应是“获奖”，而“获奖”不应是科学研究的终点。

中国科学(2012-10-08 B2)