徐光憲： 創造中國稀土傳奇

王建蒙

當中國的稀土為國家、為國際熟知時，人們自然把徐光憲這個名字與稀土聯系在了一起。因為徐光憲發現并應用稀土溶劑萃取體系的“恒定混合萃取比”基本規律，建立了具有普適性的串級萃取理論，他將該理論廣泛應用于我國稀土分離工業，使我國創造性地實現了從稀土資源大國到稀土生產和應用大國的飛越，創造了中國的稀土傳奇。

稀土是許多化學元素的總稱，多為金屬元素，包括鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素。稀土元素自18世紀末葉開始逐步被科學界發現認知后，人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土，而這種土一般是以氧化物狀態分離出來的，由于很稀少，所以被稱為稀土。

愛國是知識分子的首要良知

徐光憲1920年11月7日出生于浙江紹興一個較為富裕的家庭。他的父親徐宜況是一名律師，其嫻熟的法律知識在當時、當地小有名氣。徐光憲出生時，父親給兒子取名時特別選取的“憲”字，寓意他的一生能夠向敏捷、聰穎、安穩踏實的方向發展。父親徐宜況對中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫的一部數學專著《九章算術》極具興趣，于是父親在徐光憲很小的時候就引導他解一些經典數學方面的習題，這些對徐光憲兒時的數理化知識起到了潛移默化的啟蒙。徐光憲的母親陳氏是傳統的中國婦女，雖目不識丁，但對子女的教育和學習十分嚴厲，從小就告訴徐光憲“家有良田千頃，不如一技在身”，正是這種教育理念一步步印在徐光憲的腦海，并一直激勵著他的學業穩步高升。

徐光憲十幾歲正值讀書之時，父親突然不幸病逝，家中主要經濟來源頓時中斷。為了能盡早賺錢減輕家庭負擔，徐光憲選擇了就讀杭州高級工業職業學校。1937年，抗日戰爭爆發，杭州淪陷，杭州高級工業職業學校被迫解散。1938年夏天，徐光憲輾轉來到寧波高級工業職業學校，吃、住、上課都擠在一座小寺廟里，繼續維持著艱難的求學之路。畢業后徐光憲被鐵路公司錄取擔任練習工程員，本來可以高高興興地去工作，沒料到差旅費被領隊途中卷走潛逃，身無分文的徐光憲只好放棄練習工程員的工作機會轉去投靠當時在上海做中學教員的大哥，以謀求一份工作，經過努力，徐光憲找到一份做家教的工作，給人家做家教不僅管吃住還能空出一些時間看書、學習，徐光憲完成家教后抽出一切時間攻讀他喜歡的化學書。半年后他順利考入了上海交通大學，并考取了獎學金，如愿選取了自己興趣濃烈的化學專業。

20世紀40年代初的上海，人心惶惶一片混亂，出于安全考慮，交大只能先借用上海第二醫學院的教室來上課，這里地處外國租界，相對安寧。學習條件雖然艱苦，但化學系在一間閑置的工廠里開設了化學實驗室，實驗室面積雖然很小，但老師授課盡心盡力，班里的同學都非常珍惜混亂年代的學習機會，徐光憲學習十分努力，每次考試都是第一名。

徐光憲回憶起那段大學時光，感慨地說：“戰爭年代還有學上，條件雖然艱苦但還能做實驗，也算是一種幸運。倒是那個時候打下了很好的基礎，對后來的化學研究特別重要。”

1946年，徐光憲與大學同學高小霞結為伉儷，那年他們同時獲得了“自費公派”留學美國的機會。但是限于當時的經濟情況，只能靠從親戚家借錢來支付學費，而借來的錢也僅夠支持一人的路費和學費。這對年輕的小夫妻商量后決定徐光憲一人先赴美留學。

徐光憲首先來到了圣路易斯華盛頓大學化工系學習半年，隨后考入哥倫比亞大學繼續攻讀化學專業，研讀量子化學。徐光憲十分刻苦，取得了豐碩的研究成果，用了不到三年的時間獲得了博士學位。畢業后他爭取到了可以留校任教和到芝加哥大學做博士后的兩個機會，這在當時是很多美國本土學者可望而不可即的機會。然而，徐光憲在美國聽到中華人民共和國成立的消息十分欣喜，1949年10月1日的開國大典讓他們這些海外學子非常興奮，一些思想進步的中國留學生出于對祖國的熱愛，自發在宿舍舉行了慶祝活動。

1950年6月，朝鮮戰爭爆發，著名科學家錢學森回國受阻，美國政府提出不許中國留美學生回國，讓他們全體放棄中國國籍加入美國國籍，這種形勢加強了徐光憲的回國愿望，他意識到不抓緊回國就有可能被迫留在美國，而這與他留學的初衷相違背，學成回國、報效祖國的初心不可動搖。

當時，高小霞還沒有完成博士學業，“科學沒有國界，但科學家有自己的祖國”的想法，早已牢牢印刻在這對夫妻的腦海。1951年4月15日，徐光憲與高小霞以歸國華僑探親的名義獲得簽證，成功登上了“戈登將軍號”郵輪，踏上回國之路。據悉，這是 “禁止中國留美學生歸國”法案正式生效前，駛往中國的倒數第三艘郵輪。

經之前同在哥倫比亞大學求學的好友唐敖慶介紹，徐光憲和高小霞一起來到北京大學化學系從事教學工作，這一教就是50多年。剛剛回到北京時，新中國一窮二白，根本就沒有中國的自主工業，他們心里很明白，放棄國外的優越生活條件，就是要在新中國一窮二白的版圖上畫出最美最好的圖畫，祖國的富強要靠我們去建設。在這種思想支配下，他們滿懷激情，與新改組的化學系一班人團結一致，群策群力一門心思做好教學，為學生們傳授國外前沿化學科技理論，盡快培養出國家建設急需的化學工業人才。

徐光憲負責教授《核物理導論》《物理化學》等課程時，注重理論的演變與推導，更強調理論與實際的結合，他要求用化學理論解決所面臨或有可能面臨的工程問題。由他編寫的《物質結構》一書，曾獲得國家優秀教材特等獎榮譽，在很長一段時間里，這本書一直是全國僅有的一本統編教材，是唯一一本該領域的基礎教學參考范本，也因此影響了幾代人，為新中國培養了一批專攻放射化學的人才。他根據國家需要的化工發展趨勢，及時調整教學內容，有目標地為學生傳授實用而有發展前景的理論知識，他先后致力于量子化學、放射化學、萃取化學、配位化學等多個方向的研究，每次國家需要他轉行時，他都毫無怨言地在新領域開辟新課題，獲取新成果，比如轟動世界的稀土萃取，這便是他經常說的“愛國是一個知識分子首先要具備的良知”。

讓中國稀土在國際上揚眉吐氣

稀土之所以珍貴是因為儲量稀少，不可再生，而且分離提純和加工難度非常大。但稀土的應用極為廣泛，從工業到農業，從太空到海洋，從科技到人們日常生活，應用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域，可以說稀土金屬無處不在。比如鋼的冶煉中加入一定的稀土金屬，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，并可以改善鋼的材料性能。

在普通人眼里，稀土是神奇的化學物質，對一個國家而言，常常比喻“石油是工業的血液，稀土是工業的維生素”。因為全球所有的高科技產品都離不開稀土，而且這種特殊礦物幾乎沒有替代品，在民用和軍事方面用途十分廣泛，同時也是先進裝備制造業、新能源、新興產業等高新技術產業不可或缺的原材料，是非常重要的戰略資源。從稀土資源引起世界關注那時起，就公認中國已探明的稀土儲量位列世界第一，據數據顯示，全球稀土總儲量約為1.4億噸，中國稀土儲量約為4400萬噸，占全球儲量的39%。

然而，稀土分離技術、生產工藝一直被國外少數廠商把控，成為一種高度機密的壟斷技術。中國雖然擁有世界上最大的稀土資源，尤其是西方發達國家對稀土貿易進行壟斷之后，中國由于缺乏提煉技術而長期受制于人，不得不低價出口稀土精礦和混合稀土，再以幾十倍甚至幾百倍的價格購入深加工后的稀土產品。“停杯投箸不能食，拔劍四顧心茫然”，中國明知不合理卻又有難言之隱，那種無能為力的被動狀態就是當時的現實情況。

自18世紀人們發現稀土的存在與應用價值以來，“物以稀為貴”，當時中國的基礎工業和技術落后，生產、加工、提純等各個環節都很薄弱，雖然一些發達國家已經掌握了稀土的提煉技術，但對我國嚴密封鎖，不僅不肯透露自己的加工、提煉方法，甚至連純技術性的交流合作也一概被斷然拒絕。由于提煉稀土的工藝復雜，稀土產品價格相當的昂貴，中國面對豐富的稀土資源和原料只能望而生嘆，難以在國家經濟發展、國防建設、國計民生急需稀土的關鍵環節發揮作用。

1972年，徐光憲所在的北京大學化學系接受了國家下達的一項特殊任務，任務要求攻關完成對稀土元素性質最為相近的鐠元素和釹元素實施高純度分離。鐠元素作為用量較大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，而伴隨著鐠元素的誕生，釹元素也應運而生，釹元素的到來活躍了稀土領域，在稀土領域中扮演著重要角色，并且左右著稀土市場，為稀土高科技領域注入了新的生機與活力。

內行人深知，高純度分離鐠元素和釹元素是一場革命性的挑戰，這是前人沒有做過的事情，大家也非常明白這種相近元素高純度分離的難度，北京大學把國家下達的這項特殊任務交給徐光憲，由他編制研究方案、組建科研團隊、制定研制計劃組織實施。

當時有人好心勸說徐光憲，如今你已功成名就，完全可以享受豐厚生活待遇頤養天年，何必要接手這項預估不到結果的棘手項目。這種高純度的分離技術不僅僅是理論研究，而且是一項艱巨的工程應用，是要以產品為目標的科學攻關工程，不僅要在理論上得出結論，而且要把成功的理論應用到工程中拿出國家所需要的高質量產品。

徐光憲心里當然明白這其中的難度，他和妻子經常掛在嘴邊踐行到行動中的那句“科學沒有國界，但科學家有自己的祖國”又一次浮現在他的大腦，他“明知山有虎，偏向虎山行”，這既是徐光憲的性格，也是一個正直的科學家所擁有的愛國情懷。

徐光憲最早的研究領域是量子化學，1951年回國后，他根據國家需要很快轉移到配位化學，后來放射化學急需攻關，他毫不猶豫立即轉入放射化學，現在國家需要攻克稀土化學，他又一次“半路出家”踏入稀土研究。對于第三次改變自己的研究方向，徐光憲自有他的理念，那就是“科學研究應該時刻關注國家目標。”

在研究稀土提純時徐光憲發現，鐠元素和釹元素比孿生兄弟還要像，分離難度比預想的還要難得多。徐光憲說：“中國作為世界上最大的稀土儲量國，我看到由于我們技術落后，不具備加工生產條件，長期廉價出口稀土初級原料，再天價買回人家加工提純后產品，我的心里極其不舒服。外國人能夠做出來我們為什么不能！我們不能失去信心，困難肯定有，但國家需要，再難我們也要攻克。”

通過研究分析，徐光憲發現，國外先進國家的化學界也并沒有完全解決鐠和釹的分離技術和手段。他認為，法國羅地亞化工廠雖然使用萃取法能夠分離稀土，但分離鐠和釹卻還是用離子交換這種傳統方法。徐光憲認為，離子交換法不僅生產速度慢，而且成本高，不利于規模化工業量產。于是徐光憲提出采用萃取法分離鐠和釹。“別人能做出了我們為什么不能，別人做不出來我們也要做出來”，徐光憲組好團隊，率先大膽挑戰稀土化學這一國際性難題。

徐光憲說：“我們做科研的要豎立一個信念，就是立足于基礎研究，著眼于國家目標，不輕易盲目跟著外國人跑，要從傳統的圈子里走出自己的創新之路。”從理論上講，萃取技術并不復雜，但要達到高純度的技術指標要求，則要經過成百上千次的萃取分離，將每次萃取分離獲得的結果串聯起來，最終實現99%以上高純度的稀土分離成果。徐光憲深知這種串級萃取的工藝過程極為煩瑣，要真正生產出理想的產品有相當的難度，但他循序漸進首先突破了串級萃取的理論研究，然后挑戰更艱巨的串級萃取理論應用于規模化量產。

徐光憲說：“理論研究只是開辟創新之路的基石，我們不僅要根據原料找到相應合適的工藝，更重要的是發現工藝與理論相結合的依據。”為了找到工藝與理論相結合的依據，徐光憲很長一段時間沉默寡言、苦思冥想，放棄節假日，每周的工作時間都超過80個小時。工廠和實驗室的同事開玩笑說，我們跟著徐老師白天是體力勞動者，晚上是腦力勞動者。

功夫不負有心人，在此基礎上，徐光憲和他的團隊提取了包含100多個公式的數學模型，創建了“稀土萃取分離工藝一步放大”技術，使原本非常煩瑣復雜的稀土生產工藝“傻瓜化”，免除費時費力的“搖漏斗”步驟，可以直接應用到實際生產中。徐光憲終于找到了串級萃取理論與實際生產的規律，根據“恒定混合萃取比規律”建立的“串級萃取理論”最終得到廣泛確認。徐光憲領導開創的萃取方法可簡單比喻為，這邊放入稀土原料，另一邊就可以源源不斷送出各種高純度的稀土元素，這項被視為世界級難題的理論和應用被徐光憲一舉攻克。

串級萃取理論的應用成功，令徐光憲心曠神怡，他首先開辦“串級萃取講習班”，他要把這項科研成果在全國的稀土工廠快速、無償推廣、應用。正是徐光憲的這種急國家所需，解國家所難的愛國主義情懷，中國很快實現了由稀土資源大國向稀土生產大國、出口大國的飛躍，中國高純度稀土在國際市場嶄露頭角。

從20世紀90年代初開始，我國大量出口單一高純度稀土，由此國際稀土價格在原來的基礎上下降了大約四分之一。國外的許多稀土生產工廠由于仍然使用傳統的生產方法，生產成本和產量停留在原來的位置，在價格隨行就市的影響下，不得不開始減產甚至停產。徐光憲稀土萃取“流水線”的成功應用改寫了國際稀土產業的格局，國際稀土業把行業格局的巨大變化稱為“China Impact”（中國沖擊），這種“沖擊”使國際稀土業對中國刮目相看，使中國人在國際稀土領域揚眉吐氣。法國、美國和日本等國際稀土生產占有者隨即退出了壟斷者的歷史舞臺。中國稀土萃取的成功應用，大長中國人的志氣，為人類做出了一個大國有意義的貢獻。高純度稀土在滿足國計民生以及國防科技領域需求的同時，有力促進了相關領域和產業的快速發展。

教書育人霞光普照

徐光憲對在北京大學任教的五十多年時光感到十分幸福，也非常開心，因為北大有一批聰明勤奮、求知若渴的好學生，為他們傳授知識會使人有一種主動攀登積極向上的感覺。令徐光憲欣慰的是，他教出來的不少學生早已成為化學界的知名學者。幾代學生們對徐光憲都以“徐先生”為尊稱，對他的師德、學術造詣推崇有加，“先生不論是上課還是在實驗室做研究，都對我們很和藹、很平易近人，使我們這些接近他的學生敢于大膽提出自己的見解和意見，所提的意見一旦合理，先生必會采納，這種情況是我們做學生最開心的時候”，“我因為病假扣工資，又需要自費買藥，先生親自拿來他的工資，要我用來治病”，“先生的舉止言談潛移默化感染著我們，他那種教書育人的嚴謹、豁達、認真、一絲不茍，讓我們永生難忘、受用終生”。

徐光憲一生致力于科學研究和教育事業，無論是在科學研究方面還是人才培養方面都取得了卓越成就，徐光憲教授的研究涉及無機化學、物理化學、配位化學、量子化學、萃取化學、稀土化學等多個領域，內容十分廣泛，在這些領域做出了杰出的貢獻。

徐光憲學術造詣深厚，在學術界聲名遠播。他一直信守一條處世原則，那就是“己所不欲，勿施于人”。他把這一原則比作是“牛頓第三定律”，即作用力等于反作用力，他經常說“你怎樣對別人，別人也會怎樣對你”。所以在做事前不要單純站在自己的立場考慮問題，而一定要站在對方的立場，設身處地周密考慮問題。

1957年，國家急需原子能科學技術方面的人才來填補這方面的空白，北京大學在短時間內培養這方面人才是義不容辭的。對于當時在北大化學系工作的徐光憲來說，這是一次巨大的挑戰。他在對原子能化學并不熟悉的情況下，毅然擔任起專項工作負責人，日夜備課，充分準備，僅僅用了兩個月的時間就制定編制出了比較成熟的放射化學、原子核物理導論等課程，并很快展開授課。

他十分關心青年學者的研究工作，特別注意讓青年教師、研究生能夠及時了解最新的研究前沿。1959年前后，配位場理論在無機化學中的應用走上了國際舞臺，萃取化學研究也逐漸拉開序幕，他及時抓住了計劃，在技術物理系給青年教師和研究生開設了配位場理論和萃取機理的課程，幫助青年人打開知識天窗。中國進入改革開放年代，中國科學界逐漸開始加強基礎理論研究，當時的量子化學已經發展了十幾年，在化學各分支學科也得到廣泛應用，因此，徐光憲毅然開設了量子化學、分子光譜、高等無機化學等課程。徐光憲76歲時依然沒有停歇教學任務，依然親臨教學第一線，站在講臺授課，學生們評價聽徐先生的課，不僅內容豐富，而且深受啟發，主要是能夠清楚地理解化學現象與微觀本質以及它們之間的內在聯系。

徐光憲與夫人高小霞1980年同時被評為中國科學院院士，他們夫妻倆幾十年如一日，共同辛勤耕耘科學教育，事業上共勉、生活上互助，在北大乃至科學界有口皆碑。徐光憲榮獲2008年度國家最高科學技術獎時，他認為這榮譽是集體的努力，是團隊的成果。為此，他說獲得的獎金理所當然應當用于團隊科研項目。同時，他想到了相知相伴50年、感情篤深的夫人高小霞，他動情地說：“當年新中國成立后，我們決意沖破美國的限制要回到祖國，夫人毅然決然和我一起回國效力，毫不含糊地放棄了在美繼續深造攻博的機會，現在我獲得國家最高科學技術獎，這與夫人是分不開的。”

他用首屆何梁何利“科學與技術進步獎”和“科學與技術成就獎”的兩次獎金，在北大化學院設立了“霞光獎學金”，每年資助8個努力學習而家境貧困的學生。“霞光”這一名稱是徐光憲提出的，取這兩位伉儷院士名字中的各一字，徐光憲特別強調設立“霞光獎學金”是對夫人的追思，也是完成了夫人生前未盡的夙愿。

徐光憲致力于教學和教材編寫工作，開辟了許多經典的課程，特別是他能根據不同類型學生特點因材施教，他認為這才是學生學好一門課程最重要、最直接的工具。他以自己在北京大學任教期間總結的物質結構的講義為基礎，后期根據一些研究前沿進行修改和補充，編寫成《物質結構》教材，這本書由高教部規定為全國統編教材。后來，為了更好地適應工科、師范類院校的教學需要，他又組織編寫了《物質結構簡明教程》。教材內容安排合理，內容豐富，各種基本概念表述準確、深刻，深受教師和學生的喜愛。

徐光憲除了改變中國稀土工業的局面之外，幾十年來教授的學生遍布天下，為國家培養的博士生和碩士生就達三位數以上，可謂名副其實的“桃李滿天下”。他言傳身教用自己的實際行動感召他的學生，搞學問一定要保持住自己的熱情，維持好自己的心態，最重要的是內心一定要牽掛著自己的國家，自己所學的這一切知識都是為了能夠更好地回報祖國。他給年輕人寄語：要時刻牢記自己的社會使命，肩負起屬于自己的社會責任，為祖國做貢獻，未來是屬于你們這一代人的，一定要努力奮發圖強。

2015年4月28日，徐光憲與世長辭，那一年他95歲，在一副挽聯上寫著“霞光普照育博雅英才成國家棟梁，睿思深革解稀土沉疴道自然玄機”，這正是人們對這位為化學事業奮斗一生，為中國化學事業努力拼搏，為中國稀土事業向全人類做出杰出貢獻的世紀老人的深切懷念。