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两位诺奖的隔代诺奖导师:京都大学教授福井谦一(Kenichi Fukui)
发布时间:2025-11-09

2025年诺贝尔化学奖尘埃落定,当我们重新梳理学术谱系的时候,可以看到2025诺奖获得者北川进教授与2019年诺奖获得者吉野彰师出同门,其共同导师为米泽贞次郎教授。米泽贞次郎为日本历史上第一位诺贝尔化学奖得主福井谦一教授的首席弟子,由此可见站在巨人的肩膀上,不仅可以看得更远,也可以托举青年人才成为未来的巨人。

搞清化学反应的速率规律及产物特性,是历代化学相关科学家的共同夙愿。化学反应的本质是原子与分子的相互作用,而电子在其中的活动轨迹,正是解开化学反应奥秘的关键线索。1981年度诺贝尔化学奖获得者、京都大学工学院教授福井谦一所提出的化学反应过程理论,便为洞悉化学反应本质提供了突破性视角,其贡献获得了全球科学界的高度认可。

当时化学界普遍采用基于麦克斯韦电磁学的电子反应理论解释化学反应,但福井通过深入研究再次证实,该理论无法完整阐释诸多反应现象。学生时代自学的量子力学知识,成为他突破传统理论的关键知识储备,经过数年潜心钻研,1952年,34岁的福井谦一发表《芳香族碳氢化合物化学反应能力的分子轨道理论》,标志着前沿电子理论(后命名为“前线(Frontier)轨道理论”,高能级被占分子轨道(HOMO)与最低能级未被占分子轨道(LUMO),其作用会随化学反应形式变化而调整)的正式诞生。

前线轨道理论的认可之路充满坎坷,其最终获得学界广泛认同,既得益于1965年伍德沃德(Woodward)和霍夫曼(Hoffmann)提出的“轨道对称守恒理论”——该理论强调的化学反应中特殊分子轨道对称性,正是前线轨道,这也成为霍夫曼与福井共同荣获1981年度诺贝尔化学奖的重要背景;更离不开美国研究人员的推动,以霍夫曼为首的美国学者成为该理论在化学界广泛传播的核心功臣。有趣的是,这一由日本学者提出的理论率先在欧美获得认可,这让福井始终严格要求日本研究人员必须立足国际视野,对研究成果进行公平合理的评价,打破地域局限。

自第一篇论文发表后,福井谦一并未止步,而是持续深化理论基础并拓展应用边界。从聚氯乙烯化合物的聚合反应、芳香族化合物的生物化学反应,到饱和化合物的反应过程,前沿电子理论都展现出强大的解释力。此后,他进一步将前沿电子概念融入反应过程理论,成功发展出能够解释立体选择性等复杂化学反应现象的进阶理论。直至获奖后,福井谦一仍在这一领域持续深耕,不断推动化学理论的发展。

福井谦一的学术生涯,既是个人科研坚守的缩影,彰显了重视基础理论的学术传统对创新的滋养,更凝聚着他独特的科研理念与人文情怀。他在演讲中经常提及“灵感”和“直觉”的重要性,对年轻研究人员和学生反复强调这两大科研要素。为了捕捉灵感,他有一个坚持多年的习惯:晚上睡觉时会在枕边备好铅笔和草稿纸——这些草稿纸是夫人用报纸广告传单背面裁剪制作的,每当半夜或黎明突然冒出想法,他便及时记录下来。不过他坦言,这些半梦半醒间的笔记大多没用,很多当时觉得绝妙的想法,清晨认真思考后便会发现不值一提。但他始终坚信:“不写下来也能记住的想法没什么了不起的。不写下来就会忘记的想法才重要”。

除了科研理念,福井的人文关怀同样令人动容。晚年演讲时,他曾留下一句发人深省的话:“企业只为自己考虑即可的时代已经结束。必须为全世界、全人类考虑”。他始终高度关注地球环境问题,心系人类未来,其格局早已超越单纯的学术研究。生前他还曾说:“以时间和空间为媒介,宇宙空间中的一切都有因果关系。每个人都有无限的过去和无限的未来”,这份对宇宙与人生的深刻洞察,也映射出他作为科学家的广阔胸襟。

福井谦一的前线轨道理论不仅为化学学科开辟了新的研究范式,成为连接基础理论与工业应用的重要桥梁,更以其科研坚守、创新理念与人文情怀,为后世学者树立了典范。他的学术遗产与精神财富,至今仍在影响着化学领域乃至更广泛的科研与社会领域的发展方向,更是隔代催生了锂离子电池和金属有机框架这两大诺奖级发明的传承弟子。

值得注意的是,福井谦一属于工学院,专业背景本是化学应用的教学与研究,其科研成就却集中在基础理论领域,其教研室始终秉持着"让经验色彩浓厚的化学尽可能非经验化"的信念,认为唯有实现这一目标,化学学科本身及工业应用才能获得真正的突破。他山之石,可以攻玉,直面国际前沿直接做领域开拓者,亦或者隔代托举青年人才,是我们这一代需要时常认真考虑的时代命题。