从顽皮学生变身院士！他将中国晶体学研究带到新高度_风闻

返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2019-08-27 10:02

2019-08-27

来源：《南海院士风采录》

世界上没有“最好”的科学家。但是，科学需要一大批愿意尽最大努力把事情做好的人。

范海福院士

中国科学院院士、晶体学家、广东院士联合会会员。1933年8月生于广东广州，籍贯广东南海。1956年毕业于北京大学化学系。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)，2000年当选为发展中国家科学院院士。现任中国科学院物理研究所研究员。曾任中国科学技术大学、中山大学、北京大学兼职教授；第十四、十五届国际晶体学会晶体学计算委员会委员。范海福因处理由晶体赝对称性引起的衍射相位模糊问题、与李方华合作建立高分辨电子显微学中的图像处理新方法、将直接法用于蛋白质晶体结构分析、创建多维空间直接法以测定含周期性缺陷的晶体结构等工作。

颠沛流离的童年生活

范海福的父亲原名范霭祥，上世纪20 年代，从广东省南海县狮山乡坑田村到广州读书，改名为范曜华，后来就在广州当了一名中学教员。母亲李励精是惠州人，十几岁时，因为反抗包办婚姻，只身从农村来到广州，半工半读地完成了中学学业并考上大学。

狮山镇狮北坑田村的范氏宗祠

1933年8月15日，范海福在广州市永汉南路（今广州市北京南路）仰忠街一栋民宅里出生。安宁的生活只过了几年，1938年，日军入侵广州，范曜华带着全家人逃到香港，五岁的范海福跟随父母开始了逃难的生活。

1936年，范海福与父亲在广州

到香港后，范海福的父亲办了一所文德学校，是一个以商养学的私立学校，范海福就在这里接受了启蒙教育。在香港的四年里，年少的范海福一次次目睹洋人欺凌华人的场景，自己也经历了一生都难以忘却的屈辱。有一次，母亲带他到跑马地的草坪去玩，却被警察驱赶出来。母亲试图和警察论理：“英国人可以牵着狗进去玩，为什么我带着儿子却不能进去？”母亲的争辩当然是徒劳的，被驱赶出来的母子俩站在草坪外，眼巴巴地看着洋人牵着狗在草坪上嬉戏。年少的范海福不明白这是为什么，自尊心却受到了深深的伤害。

1941年，范海福与父亲、母亲合影

1941年底，日军侵占香港，范海福的父亲又带着全家逃到澳门。在澳门，他们同样过着屈辱的生活。艰难的家国命运和低下的民族地位，不断刺激着少年范海福的神经，使他萌生强烈的自尊自强意识，同时也塑造了他蔑视强权、维护尊严的精神品性。这一点对他的人生及学术生涯都产生着极大的影响，以至于他在后来出国进行学术交流时，只要遇上态度傲慢、不尊重中国人的外国人，就会毫不客气地反击对方，这是童年的境遇带给他的一种本能反应。

才艺出众的顽皮学生

范海福小时候十分顽皮，不是一个学业拔尖的学生，只是一个普通的中等生，从小学到初中，只对美术、音乐和语文感兴趣，除了美术在班上能进到前三名，其他的课目成绩一般，有的科目如数学甚至还有不及格的时候。

从小就喜欢画画的范海福差点就当了岭南画派创始人之一的高剑父的弟子。那是在澳门时候的事。当时，客居澳门的高剑父想招收弟子，便到范海福就读的粤华中学找苗子，校长当即就向他推荐了范海福。高剑父看过范海福的画作后很是欣喜，有意收这个有绘画天分的学生为弟子。

1950年，范海福在中山大学附中

尽管最终没能成为高剑父的弟子，但范海福成功考入中大附中。在校期间，范海福的美术科和音乐科成绩尤为拔尖，总是班上前几名。他跟一个要好的同学学口琴和小提琴，没想到学了一段时间之后，琴艺居然超过了该同学。在该同学的影响下，范海福上大学后顺利地考进了北京市大学生合唱团。

教子有方的母亲

在范海福年仅9岁的时候，父亲在海上运输中遭突袭遇难。父亲离世后，母亲担起了养育范海福的责任。范海福走上科研的道路，有母亲的引导，也有偶然机缘。母亲是一个注重启发式教育的老师，在范海福的成长过程中，母亲总是能根据他的特点加以引导，正是母亲的循循善诱造就了他。

范海福母亲

上中学后，范海福还是只对美术音乐和语文感兴趣，对数理化兴趣不大。初二时，为了引导他学习化学，母亲给他买了一本顾均正编的《少年化学实验手册》。

让母亲意想不到的是，这本书从此改变了范海福的兴趣。书中的化学实验一下子就吸引住了范海福，他发现书里的实验很好玩，按照手册里的步骤，在家里搞起了“实验室”，由于条件所限，不可能完全按照手册的要求来做实验，需要找替代品和采取一些变通的办法，这就迫使他必须要更透彻地弄清实验的原理。

为此，他不停地跑图书馆，查阅各种化学实验书，反复琢磨，反复试验。当他用变通的方法实验成功后，兴趣就更大了，化学科成绩很快就升了上来。随后他又和几个同学在家里搞起无线电实验，对物理的兴趣也慢慢浓厚起来。与同学一起搞的“家庭实验室”一直持续到高中毕业。

从北大走向科学的道路

1952年，范海福考上北京大学化学系，在这里，中国晶体学奠基人之一的唐有祺教授带他走进晶体学世界。大学里还有一位令范海福难忘的老师周光召，他不仅教授知识，还注重训练学生的思维方法，唐有祺教授强调：两个类似的概念，不仅要注意它们的相同之处，更重要的是要搞清它们的差异。这句话言简意赅，范海福一直牢记在心里，贯彻于科研实践之中。

1955年，范海福在北京大学求学期间

在北大读书的几年里，范海福的表现有点“另类”，常会做一些不守“规矩”的实验。有两个化学实验范海福自己觉得很得意，但却遭到老师批评：一个是要证实碳酸钙能溶于二氧化碳的水溶液使溶液呈碱性。按照当时从苏联搬来的一本实验教程，要将碳酸钙放入盛蒸馏水的烧杯中然后通入二氧化碳直至溶液呈碱性，一些同学做了几十分钟还没有结果。

他装了半试管澄清的石灰水溶液然后通入二氧化碳，一两秒钟后就出现白色沉淀，这就是碳酸钙，继续通入二氧化碳，白色沉淀消失，这就说明了碳酸钙能溶于二氧化碳水溶液。整个实验只用了大约一分钟。另一个实验是要证实碳酸钙加热后可以变成能溶于水的氧化钙，使水溶液呈碱性。教程要求把碳酸钙放入坩埚再用煤气灯烧半小时。他用一把镊子夹了一小块碳酸钙直接放在火焰中，只烧了几秒钟实验就完成了。

两个实验从准备到结束总共不到10分钟。做完后他就溜出实验室玩去了。事后老师批评他：一不重视苏联“老大哥”的经验；二不遵守课堂纪律。范海福只接受了第二点批评。另有一个用桥式电路测量电压的物理实验，范海福“擅自”改动了电路的一小部分。结果简化了实验过程，但仍然可以达到所要求的实验目的。这回他受到老师的表扬。

1956年，范海福大学毕业，当时北大化学系计划留11位品学兼优的毕业生读研究生，范海福也在其中。正当他期待着继续深造的时候，一件偶然的事让他的人生道路发生了改变。

就在范海福毕业的那一年，国家成立了研制原子弹的“三机部” （第三机械工业部，1958 年改为二机部），需要抽调一批大学毕业生，物理所需要从北大再补充一个毕业生，范海福就这样被“填补”进了中科院物理研究所。虽然没有能够读研究生让他很是懊丧，但他很快从懊丧的情绪中走出来，投入到物理学研究的世界里，从此，晶体学研究领域多了一颗闪亮的新星。

1958年，范海福到中科院应用物理研究所

直接法应用领域的开拓者

到物理研究所以后，面对物理学广袤的世界，范海福对晶体结构分析方法有着浓厚的兴趣，将它作为研究的方向。晶体结构分析是研究物质微观结构的重要手段，它可以精确而全面地提供原子在晶态物质中的分布情况。为此，许多重要的学科，如分子生物学、结构化学、凝聚态物理学、矿物学、药物学等，都需要晶体结构的资料作为实验基础和理论探讨的依据。

1980年，范海福（右三）在北京中科院物理所组建“晶体结构分析方法研究组”

早在1963年，范海福提出将直接法与原有的其他衍射分析方法相结合，以提高直接法的效能，拓展直接法的应用领域。其撰写的论文（正式发表于1965年）率先进入了当时晶体结构分析方法研究的一个新领域。1987年，他主持建立了多维空间中的直接法并用于测定高温超导材料的非公度调制结构，属于国际首创。他于1989年就成功地测定了一种新矿物的非公度调制结构，并于1991年成功测定出掺铅的铋系2223高温超导相的非公度调制结构，引起国际高温超导界的普遍关注。

上世纪80年代初，范海福（左）与科研人员查看晶体结构分析结果

在将直接法用于测定蛋白质晶体结构方面，范海福是国际上最早的倡导者之一。上世纪80年代至本世纪初，这方面的研究是国际晶体学直接法研究的一个重点。范海福的研究组用直接法首次从2 分辨率的单波长异常衍射数据解出一例原属未知的蛋白质晶体结构。其后，他们陆续发展了一系列新方法，并在实际应用中不断有新的突破。我国的相关研究也因此在国际上占有重要的地位。

获奖不是科研的终点站

上世纪60-80年代，国际晶体学界的直接法研究迅速发展，直接法研究的两位先驱J. Karle 和H. Hauptman 也于1985年获得诺贝尔化学奖。当时不少人在问：诺贝尔奖之后的直接法研究，还能做什么？更多的人认为，直接法已经取得如此重要的成就，它的发展也已到了尽头，想给“直接法研究”画上句号。

1978年，范海福（右三）随中国晶体学代表团访问英国Daresbury Lab

1978年，范海福（左二）随中国晶体学代表团在英国首位获得诺贝尔奖的女科学家Dorothy Hodgkin家里作客

但是，范海福却认为获奖并不是科研的终点站，固然直接法在理论上和应用上都已有了相当完整的体系，但其应用领域至今仍局限于一个比较狭窄的范围——小分子单晶体的 X 射线衍射分析。因此，使直接法走出传统领域到更广阔的天地中去寻找新的机会，迎接新的挑战，这应该是直接法今后的一个至关重要的发展方向。

1987年，在庆祝J. Karle 和H. Hauptman 获得诺贝尔奖的专题报告会上，范海福作为报告人之一，阐明诺贝尔奖之后的直接法应该走出传统领域去开拓新的应用，并指出了四条拓展路径：（1）从单晶体试样到粉晶试样；（2）从小分子到生物大分子；（3）从完整晶体到不完整晶体；（4）从X- 射线晶体学到高分辨电子显微学。

在晶体结构分析研究中，范海福率先将直接法开拓到新的应用领域，科研成果独具特色。自1980年起，他先后约五十次分别应邀赴二十个国家和地区，在多个国际学术会议及科研单位作报告，受到国际同行的高度重视与赞誉。范海福也因此获得国家级有突出贡献的中青年科学家称号、国家自然科学二等奖、叶企孙物理奖、第三世界科学院物理学奖、何梁何利基金科技进步奖以及陈嘉庚数理科学奖。

1985年，范海福（右）与英国皇家学会会员M.M.Woolfson在北京中科院物理所签订长期合作协议，纳入中（科院）、英（皇家学会）科研合作项目，该项合作研究一直延续至2003年

获奖并不是科研的终点站。在科研的道路上，他坚持探索、攀登，用行动和科研成果诠释着这一崇高的思想观念。

夫妻院士的芳华人生

1960年，范海福与同在中科院物理研究所工作的李方华共结连理，成为一对献身科学的伉俪。夫人李方华，是我国单晶电子衍射结构分析的先驱，高分辨电子显微学的代表性人物之一，也是国际上知名的电子晶体学家。

1969年，范海福全家合影

范海福与夫人李方华的科研方向各不相同，偶有共同协作的研究项目，但更多是各自独立开展科研。

上世纪70年代起，范海福伉俪共同主持研究一种用于高分辨电子显微学的图像处理新方法，提出电子衍射与高分辨电子显微学两个近亲分支学科相交叉的思想，利用电子衍射数据和显微像两种信息互补的优越性，将衍射分析的技术引入到高分辨电子显微学中，逐步建立一种全新的电子晶体学图像处理技术。

1987年，范海福李方华夫妇在澳大利亚珀斯参加第14届国际晶体学大会留影

李方华结合高分辨电子显微像衬度和图像处理的研究，提出的“赝弱相位物体近似像衬”理论，成功地解释和预言了像强度随晶体厚度和原子重量的变化而变化的规律，为透射电子显微镜观察实验打开一个新的天地。到90年代初，范海福夫妻共同主持的这个研究项目成果获中国物理学会第一届叶企孙物理奖。

2003年2月，李方华获有“女性诺贝尔奖”之称的“欧莱雅—联合国教科文组织（UNESCO）世界杰出女科学家成就奖（For Women in Science）”，成为中国第一位获此奖项的女科学家，集智慧坚韧、美丽温婉于一身的李方华院士，向世界展示了中国女科学家的风采。

2003年2月27日，李方华在法国巴黎获欧莱雅—联合国教科文组织（UNESCO）世界杰出女科学家成就奖

科研之余，这对院士伉俪有着共同的爱好，喜欢看歌剧、音乐剧，相互交流对音乐艺术的感悟。也都喜欢唱歌，不时参加一些合唱演出。范海福院士说，艺术与科学是相通的，世界上许多科学家也都具有很高的艺术修养。在这对功勋卓著、情趣相投的院士伉俪身上，同样也体现了艺术与科学相融相通的修养，他们的人生因此而更加丰富多彩、无限芳华。

范海福李方华伉俪

苦心引导谆谆教诲

范海福在一次讲习班中自称“工匠”，他的观点是：搞计算机设计、制造的人和搞晶体结构分析方法研究的人，都可以算是科技界的工匠，他们并不直接去探索自然界的运动规律，但是他们为此提供不可缺少的工具，并不断地改进和革新这些工具。在一次给中青年学子作“科研杂谈”时，他对学子们讲“什么叫懂”。

范海福认为，懂与不懂中间有好多个层次。比如，年轻人听一个学术报告，听完后没觉得需要提什么问题，那不就懂了吗？但也有可能是年轻人还没懂到能提出问题的程度，所以很可能就是什么都没听懂。如果能复述，说明多少懂一点；要是会用，则又进了一步；要是能从中举一反三，那就懂得更深了。

那是不是就掌握得很透了呢？还不是。一个课题的研究方向，起码应该懂得它的历史怎么发展起来的，现状到了什么程度，问题在哪里，发展的动向，并预见它的前景。到这种水平才算比较清楚，才能达到找科研题目的水平，懂不透就达不到这个阶段。

搞科研跟学校念书不一样，在学校念书是学习已知的知识，搞科研是探索未知的领域，研究谁都不知的领域需要最认真严谨和最不满足的态度，所以不要轻易说“我懂了”。

范海福的工作台

一个研究生最关键的是学会找题目，不会找题目，就永远独立不了。

题目有大有小，有些小打小闹的题目，通俗的话叫“打一枪换一个地儿”，谁开始都要经过这个阶段，但是不能老停留在这个阶段，老停留在这个阶段，顶多是个三四流的科学家，二流都达不到。必须要形成学术体系，建立自己的研究“地盘”，如果没有“地盘”，参加国际竞争就是没根基的，靠什么跟人家比，跟人家竞争去？

谈到年轻人在学术上的“崇洋”现象，范海福颇为激动，告诫年轻的研究生们，在对待国内与国外的学术见解时，不要轻易地否定本国的学术研究，而一味地“崇洋”，认为什么都是国外的对。有人看到国外一些哪怕是水平很低的文章，只要跟国内的学术观点不同，就断定是国内的错了。这种情况让范海福感到很生气也很无奈：“国外发达国家的科研水平总体上是比较高，但并不是什么都比我们高，作为一个科学工作者，应该要有自己的分析和判断。”

说到科学道路上的困难，在范海福看来，科学家也是一个凡人，和普通人一样，年轻时碰到困难也有过想退缩的念头。正如范海福曾经题写过的那样：世界上没有“最好”的科学家。但是，科学需要一大批愿意尽最大努力把事情做好的人。

（图片来源：网络）

本文原载《南海院士风采录》

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