徐光宪： 创造中国稀土传奇

王建蒙

当中国的稀土为国家、为国际熟知时，人们自然把徐光宪这个名字与稀土联系在了一起。因为徐光宪发现并应用稀土溶剂萃取体系的“恒定混合萃取比”基本规律，建立了具有普适性的串级萃取理论，他将该理论广泛应用于我国稀土分离工业，使我国创造性地实现了从稀土资源大国到稀土生产和应用大国的飞越，创造了中国的稀土传奇。

稀土是许多化学元素的总称，多为金属元素，包括镧系元素和钪、钇共十七种金属元素。稀土元素自18世纪末叶开始逐步被科学界发现认知后，人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，而这种土一般是以氧化物状态分离出来的，由于很稀少，所以被称为稀土。

爱国是知识分子的首要良知

徐光宪1920年11月7日出生于浙江绍兴一个较为富裕的家庭。他的父亲徐宜况是一名律师，其娴熟的法律知识在当时、当地小有名气。徐光宪出生时，父亲给儿子取名时特别选取的“宪”字，寓意他的一生能够向敏捷、聪颖、安稳踏实的方向发展。父亲徐宜况对中国古代张苍、耿寿昌所撰写的一部数学专著《九章算术》极具兴趣，于是父亲在徐光宪很小的时候就引导他解一些经典数学方面的习题，这些对徐光宪儿时的数理化知识起到了潜移默化的启蒙。徐光宪的母亲陈氏是传统的中国妇女，虽目不识丁，但对子女的教育和学习十分严厉，从小就告诉徐光宪“家有良田千顷，不如一技在身”，正是这种教育理念一步步印在徐光宪的脑海，并一直激励着他的学业稳步高升。

徐光宪十几岁正值读书之时，父亲突然不幸病逝，家中主要经济来源顿时中断。为了能尽早赚钱减轻家庭负担，徐光宪选择了就读杭州高级工业职业学校。1937年，抗日战争爆发，杭州沦陷，杭州高级工业职业学校被迫解散。1938年夏天，徐光宪辗转来到宁波高级工业职业学校，吃、住、上课都挤在一座小寺庙里，继续维持着艰难的求学之路。毕业后徐光宪被铁路公司录取担任练习工程员，本来可以高高兴兴地去工作，没料到差旅费被领队途中卷走潜逃，身无分文的徐光宪只好放弃练习工程员的工作机会转去投靠当时在上海做中学教员的大哥，以谋求一份工作，经过努力，徐光宪找到一份做家教的工作，给人家做家教不仅管吃住还能空出一些时间看书、学习，徐光宪完成家教后抽出一切时间攻读他喜欢的化学书。半年后他顺利考入了上海交通大学，并考取了奖学金，如愿选取了自己兴趣浓烈的化学专业。

20世纪40年代初的上海，人心惶惶一片混乱，出于安全考虑，交大只能先借用上海第二医学院的教室来上课，这里地处外国租界，相对安宁。学习条件虽然艰苦，但化学系在一间闲置的工厂里开设了化学实验室，实验室面积虽然很小，但老师授课尽心尽力，班里的同学都非常珍惜混乱年代的学习机会，徐光宪学习十分努力，每次考试都是第一名。

徐光宪回忆起那段大学时光，感慨地说：“战争年代还有学上，条件虽然艰苦但还能做实验，也算是一种幸运。倒是那个时候打下了很好的基础，对后来的化学研究特别重要。”

1946年，徐光宪与大学同学高小霞结为伉俪，那年他們同时获得了“自费公派”留学美国的机会。但是限于当时的经济情况，只能靠从亲戚家借钱来支付学费，而借来的钱也仅够支持一人的路费和学费。这对年轻的小夫妻商量后决定徐光宪一人先赴美留学。

徐光宪首先来到了圣路易斯华盛顿大学化工系学习半年，随后考入哥伦比亚大学继续攻读化学专业，研读量子化学。徐光宪十分刻苦，取得了丰硕的研究成果，用了不到三年的时间获得了博士学位。毕业后他争取到了可以留校任教和到芝加哥大学做博士后的两个机会，这在当时是很多美国本土学者可望而不可即的机会。然而，徐光宪在美国听到中华人民共和国成立的消息十分欣喜，1949年10月1日的开国大典让他们这些海外学子非常兴奋，一些思想进步的中国留学生出于对祖国的热爱，自发在宿舍举行了庆祝活动。

1950年6月，朝鲜战争爆发，著名科学家钱学森回国受阻，美国政府提出不许中国留美学生回国，让他们全体放弃中国国籍加入美国国籍，这种形势加强了徐光宪的回国愿望，他意识到不抓紧回国就有可能被迫留在美国，而这与他留学的初衷相违背，学成回国、报效祖国的初心不可动摇。

当时，高小霞还没有完成博士学业，“科学没有国界，但科学家有自己的祖国”的想法，早已牢牢印刻在这对夫妻的脑海。1951年4月15日，徐光宪与高小霞以归国华侨探亲的名义获得签证，成功登上了“戈登将军号”邮轮，踏上回国之路。据悉，这是 “禁止中国留美学生归国”法案正式生效前，驶往中国的倒数第三艘邮轮。

经之前同在哥伦比亚大学求学的好友唐敖庆介绍，徐光宪和高小霞一起来到北京大学化学系从事教学工作，这一教就是50多年。刚刚回到北京时，新中国一穷二白，根本就没有中国的自主工业，他们心里很明白，放弃国外的优越生活条件，就是要在新中国一穷二白的版图上画出最美最好的图画，祖国的富强要靠我们去建设。在这种思想支配下，他们满怀激情，与新改组的化学系一班人团结一致，群策群力一门心思做好教学，为学生们传授国外前沿化学科技理论，尽快培养出国家建设急需的化学工业人才。

徐光宪负责教授《核物理导论》《物理化学》等课程时，注重理论的演变与推导，更强调理论与实际的结合，他要求用化学理论解决所面临或有可能面临的工程问题。由他编写的《物质结构》一书，曾获得国家优秀教材特等奖荣誉，在很长一段时间里，这本书一直是全国仅有的一本统编教材，是唯一一本该领域的基础教学参考范本，也因此影响了几代人，为新中国培养了一批专攻放射化学的人才。他根据国家需要的化工发展趋势，及时调整教学内容，有目标地为学生传授实用而有发展前景的理论知识，他先后致力于量子化学、放射化学、萃取化学、配位化学等多个方向的研究，每次国家需要他转行时，他都毫无怨言地在新领域开辟新课题，获取新成果，比如轰动世界的稀土萃取，这便是他经常说的“爱国是一个知识分子首先要具备的良知”。

让中国稀土在国际上扬眉吐气

稀土之所以珍贵是因为储量稀少，不可再生，而且分离提纯和加工难度非常大。但稀土的应用极为广泛，从工业到农业，从太空到海洋，从科技到人们日常生活，应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域，可以说稀土金属无处不在。比如钢的冶炼中加入一定的稀土金属，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的材料性能。

在普通人眼里，稀土是神奇的化学物质，对一个国家而言，常常比喻“石油是工业的血液，稀土是工业的维生素”。因为全球所有的高科技产品都离不开稀土，而且这种特殊矿物几乎没有替代品，在民用和军事方面用途十分广泛，同时也是先进装备制造业、新能源、新興产业等高新技术产业不可或缺的原材料，是非常重要的战略资源。从稀土资源引起世界关注那时起，就公认中国已探明的稀土储量位列世界第一，据数据显示，全球稀土总储量约为1.4亿吨，中国稀土储量约为4400万吨，占全球储量的39%。

然而，稀土分离技术、生产工艺一直被国外少数厂商把控，成为一种高度机密的垄断技术。中国虽然拥有世界上最大的稀土资源，尤其是西方发达国家对稀土贸易进行垄断之后，中国由于缺乏提炼技术而长期受制于人，不得不低价出口稀土精矿和混合稀土，再以几十倍甚至几百倍的价格购入深加工后的稀土产品。“停杯投箸不能食，拔剑四顾心茫然”，中国明知不合理却又有难言之隐，那种无能为力的被动状态就是当时的现实情况。

自18世纪人们发现稀土的存在与应用价值以来，“物以稀为贵”，当时中国的基础工业和技术落后，生产、加工、提纯等各个环节都很薄弱，虽然一些发达国家已经掌握了稀土的提炼技术，但对我国严密封锁，不仅不肯透露自己的加工、提炼方法，甚至连纯技术性的交流合作也一概被断然拒绝。由于提炼稀土的工艺复杂，稀土产品价格相当的昂贵，中国面对丰富的稀土资源和原料只能望而生叹，难以在国家经济发展、国防建设、国计民生急需稀土的关键环节发挥作用。

1972年，徐光宪所在的北京大学化学系接受了国家下达的一项特殊任务，任务要求攻关完成对稀土元素性质最为相近的镨元素和钕元素实施高纯度分离。镨元素作为用量较大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，而伴随着镨元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。

内行人深知，高纯度分离镨元素和钕元素是一场革命性的挑战，这是前人没有做过的事情，大家也非常明白这种相近元素高纯度分离的难度，北京大学把国家下达的这项特殊任务交给徐光宪，由他编制研究方案、组建科研团队、制定研制计划组织实施。

当时有人好心劝说徐光宪，如今你已功成名就，完全可以享受丰厚生活待遇颐养天年，何必要接手这项预估不到结果的棘手项目。这种高纯度的分离技术不仅仅是理论研究，而且是一项艰巨的工程应用，是要以产品为目标的科学攻关工程，不仅要在理论上得出结论，而且要把成功的理论应用到工程中拿出国家所需要的高质量产品。

徐光宪心里当然明白这其中的难度，他和妻子经常挂在嘴边践行到行动中的那句“科学没有国界，但科学家有自己的祖国”又一次浮现在他的大脑，他“明知山有虎，偏向虎山行”，这既是徐光宪的性格，也是一个正直的科学家所拥有的爱国情怀。

徐光宪最早的研究领域是量子化学，1951年回国后，他根据国家需要很快转移到配位化学，后来放射化学急需攻关，他毫不犹豫立即转入放射化学，现在国家需要攻克稀土化学，他又一次“半路出家”踏入稀土研究。对于第三次改变自己的研究方向，徐光宪自有他的理念，那就是“科学研究应该时刻关注国家目标。”

在研究稀土提纯时徐光宪发现，镨元素和钕元素比孪生兄弟还要像，分离难度比预想的还要难得多。徐光宪说：“中国作为世界上最大的稀土储量国，我看到由于我们技术落后，不具备加工生产条件，长期廉价出口稀土初级原料，再天价买回人家加工提纯后产品，我的心里极其不舒服。外国人能够做出来我们为什么不能！我们不能失去信心，困难肯定有，但国家需要，再难我们也要攻克。”

通过研究分析，徐光宪发现，国外先进国家的化学界也并没有完全解决镨和钕的分离技术和手段。他认为，法国罗地亚化工厂虽然使用萃取法能够分离稀土，但分离镨和钕却还是用离子交换这种传统方法。徐光宪认为，离子交换法不仅生产速度慢，而且成本高，不利于规模化工业量产。于是徐光宪提出采用萃取法分离镨和钕。“别人能做出了我们为什么不能，别人做不出来我们也要做出来”，徐光宪组好团队，率先大胆挑战稀土化学这一国际性难题。

徐光宪说：“我们做科研的要竖立一个信念，就是立足于基础研究，着眼于国家目标，不轻易盲目跟着外国人跑，要从传统的圈子里走出自己的创新之路。”从理论上讲，萃取技术并不复杂，但要达到高纯度的技术指标要求，则要经过成百上千次的萃取分离，将每次萃取分离获得的结果串联起来，最终实现99%以上高纯度的稀土分离成果。徐光宪深知这种串级萃取的工艺过程极为烦琐，要真正生产出理想的产品有相当的难度，但他循序渐进首先突破了串级萃取的理论研究，然后挑战更艰巨的串级萃取理论应用于规模化量产。

徐光宪说：“理论研究只是开辟创新之路的基石，我们不仅要根据原料找到相应合适的工艺，更重要的是发现工艺与理论相结合的依据。”为了找到工艺与理论相结合的依据，徐光宪很长一段时间沉默寡言、苦思冥想，放弃节假日，每周的工作时间都超过80个小时。工厂和实验室的同事开玩笑说，我们跟着徐老师白天是体力劳动者，晚上是脑力劳动者。

功夫不负有心人，在此基础上，徐光宪和他的团队提取了包含100多个公式的数学模型，创建了“稀土萃取分离工艺一步放大”技术，使原本非常烦琐复杂的稀土生产工艺“傻瓜化”，免除费时费力的“摇漏斗”步骤，可以直接应用到实际生产中。徐光宪终于找到了串级萃取理论与实际生产的规律，根据“恒定混合萃取比规律”建立的“串级萃取理论”最终得到广泛确认。徐光宪领导开创的萃取方法可简单比喻为，这边放入稀土原料，另一边就可以源源不断送出各种高纯度的稀土元素，这项被视为世界级难题的理论和应用被徐光宪一举攻克。

串级萃取理论的应用成功，令徐光宪心旷神怡，他首先开办“串级萃取讲习班”，他要把这项科研成果在全国的稀土工厂快速、无偿推广、应用。正是徐光宪的这种急国家所需，解国家所难的爱国主义情怀，中国很快实现了由稀土资源大国向稀土生产大国、出口大国的飞跃，中国高纯度稀土在国际市场崭露头角。

从20世纪90年代初开始，我国大量出口单一高纯度稀土，由此国际稀土价格在原来的基礎上下降了大约四分之一。国外的许多稀土生产工厂由于仍然使用传统的生产方法，生产成本和产量停留在原来的位置，在价格随行就市的影响下，不得不开始减产甚至停产。徐光宪稀土萃取“流水线”的成功应用改写了国际稀土产业的格局，国际稀土业把行业格局的巨大变化称为“China Impact”（中国冲击），这种“冲击”使国际稀土业对中国刮目相看，使中国人在国际稀土领域扬眉吐气。法国、美国和日本等国际稀土生产占有者随即退出了垄断者的历史舞台。中国稀土萃取的成功应用，大长中国人的志气，为人类做出了一个大国有意义的贡献。高纯度稀土在满足国计民生以及国防科技领域需求的同时，有力促进了相关领域和产业的快速发展。

教书育人霞光普照

徐光宪对在北京大学任教的五十多年时光感到十分幸福，也非常开心，因为北大有一批聪明勤奋、求知若渴的好学生，为他们传授知识会使人有一种主动攀登积极向上的感觉。令徐光宪欣慰的是，他教出来的不少学生早已成为化学界的知名学者。几代学生们对徐光宪都以“徐先生”为尊称，对他的师德、学术造诣推崇有加，“先生不论是上课还是在实验室做研究，都对我们很和蔼、很平易近人，使我们这些接近他的学生敢于大胆提出自己的见解和意见，所提的意见一旦合理，先生必会采纳，这种情况是我们做学生最开心的时候”，“我因为病假扣工资，又需要自费买药，先生亲自拿来他的工资，要我用来治病”，“先生的举止言谈潜移默化感染着我们，他那种教书育人的严谨、豁达、认真、一丝不苟，让我们永生难忘、受用终生”。

徐光宪一生致力于科学研究和教育事业，无论是在科学研究方面还是人才培养方面都取得了卓越成就，徐光宪教授的研究涉及无机化学、物理化学、配位化学、量子化学、萃取化学、稀土化学等多个领域，内容十分广泛，在这些领域做出了杰出的贡献。

徐光宪学术造诣深厚，在学术界声名远播。他一直信守一条处世原则，那就是“己所不欲，勿施于人”。他把这一原则比作是“牛顿第三定律”，即作用力等于反作用力，他经常说“你怎样对别人，别人也会怎样对你”。所以在做事前不要单纯站在自己的立场考虑问题，而一定要站在对方的立场，设身处地周密考虑问题。

1957年，国家急需原子能科学技术方面的人才来填补这方面的空白，北京大学在短时间内培养这方面人才是义不容辞的。对于当时在北大化学系工作的徐光宪来说，这是一次巨大的挑战。他在对原子能化学并不熟悉的情况下，毅然担任起专项工作负责人，日夜备课，充分准备，仅仅用了两个月的时间就制定编制出了比较成熟的放射化学、原子核物理导论等课程，并很快展开授课。

他十分关心青年学者的研究工作，特别注意让青年教师、研究生能够及时了解最新的研究前沿。1959年前后，配位场理论在无机化学中的应用走上了国际舞台，萃取化学研究也逐渐拉开序幕，他及时抓住了计划，在技术物理系给青年教师和研究生开设了配位场理论和萃取机理的课程，帮助青年人打开知识天窗。中国进入改革开放年代，中国科学界逐渐开始加强基础理论研究，当时的量子化学已经发展了十几年，在化学各分支学科也得到广泛应用，因此，徐光宪毅然开设了量子化学、分子光谱、高等无机化学等课程。徐光宪76岁时依然没有停歇教学任务，依然亲临教学第一线，站在讲台授课，学生们评价听徐先生的课，不仅内容丰富，而且深受启发，主要是能够清楚地理解化学现象与微观本质以及它们之间的内在联系。

徐光宪与夫人高小霞1980年同时被评为中国科学院院士，他们夫妻俩几十年如一日，共同辛勤耕耘科学教育，事业上共勉、生活上互助，在北大乃至科学界有口皆碑。徐光宪荣获2008年度国家最高科学技术奖时，他认为这荣誉是集体的努力，是团队的成果。为此，他说获得的奖金理所当然应当用于团队科研项目。同时，他想到了相知相伴50年、感情笃深的夫人高小霞，他动情地说：“当年新中国成立后，我们决意冲破美国的限制要回到祖国，夫人毅然决然和我一起回国效力，毫不含糊地放弃了在美继续深造攻博的机会，现在我获得国家最高科学技术奖，这与夫人是分不开的。”

他用首届何梁何利“科学与技术进步奖”和“科学与技术成就奖”的两次奖金，在北大化学院设立了“霞光奖学金”，每年资助8个努力学习而家境贫困的学生。“霞光”这一名称是徐光宪提出的，取这两位伉俪院士名字中的各一字，徐光宪特别强调设立“霞光奖学金”是对夫人的追思，也是完成了夫人生前未尽的夙愿。

徐光宪致力于教学和教材编写工作，开辟了许多经典的课程，特别是他能根据不同类型学生特点因材施教，他认为这才是学生学好一门课程最重要、最直接的工具。他以自己在北京大学任教期间总结的物质结构的讲义为基础，后期根据一些研究前沿进行修改和补充，编写成《物质结构》教材，这本书由高教部规定为全国统编教材。后来，为了更好地适应工科、师范类院校的教学需要，他又组织编写了《物质结构简明教程》。教材内容安排合理，内容丰富，各种基本概念表述准确、深刻，深受教师和学生的喜爱。

徐光宪除了改变中国稀土工业的局面之外，几十年来教授的学生遍布天下，为国家培养的博士生和硕士生就达三位数以上，可谓名副其实的“桃李满天下”。他言传身教用自己的实际行动感召他的学生，搞学问一定要保持住自己的热情，维持好自己的心态，最重要的是内心一定要牵挂着自己的国家，自己所学的这一切知识都是为了能够更好地回报祖国。他给年轻人寄语：要时刻牢记自己的社会使命，肩负起属于自己的社会责任，为祖国做贡献，未来是属于你们这一代人的，一定要努力奋发图强。

2015年4月28日，徐光宪与世长辞，那一年他95岁，在一副挽联上写着“霞光普照育博雅英才成国家栋梁，睿思深革解稀土沉疴道自然玄机”，这正是人们对这位为化学事业奋斗一生，为中国化学事业努力拼搏，为中国稀土事业向全人类做出杰出贡献的世纪老人的深切怀念。