《南海院士风采录》系列—何国钟(中国科学院院士、 物理化学家)

来源:《南海院士风采录》 访问量:- 发布日期:2020-09-15 17:19:36

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  何国钟院士1933 年5 月5 日出生于广东省南海县狮山乡沙坳村(今佛山市南海区狮山镇狮西沙坳村)。1955 年毕业于北京石油学院石油机械系,1991 年当选中国科学院学部委员(院士),中科院大连化学物理研究所研究员,物理化学家,主要从事燃烧学和分子反应动力学的研究,研制出我国第一个千瓦级连续波燃烧驱动氟化氢(氘) 化学激光器,取得了我国第一批分子束实验研究成果。


学术面前,人人平等。对学术权威应尊重,但不要迷信。做学问要老老实实,不能不懂装懂,更不能弄虚作假。要继续提倡科研工作三严作风,精益求精。

                                                                                                                                                                                            ——何国钟


◆ 艰苦求学路

  1933年5月5日,何国钟出生在广东省南海县狮山乡沙坳村(今佛山市南海区狮山镇狮西沙坳村)。父亲何景斌与兄弟三人共同经商,母亲是一位相夫教子的家庭妇女。家里有七个孩子,生活负担十分沉重,但何景斌夫妇节衣缩食,供孩子们去好的学校接受教育。兄弟姐妹中有五个上了大学,长兄何国桢成为我国著名水利专家,弟弟何国任是国家级突出贡献水电设备专家,他们都是教授级高级工程师,享受国家特殊津贴。

  何国钟的童年时期正逢日本帝国主义大举侵华,他在幼小的年纪便亲眼目睹了铁蹄践踏下中国百姓遭受到的无尽蹂躏和深重灾难,早早地萌生了长大后建设强大国家的理想。

  当年,何国钟随父母暂住在广东省西江边的一个小镇。太平洋战争爆发后,日寇企图打通广西经贵州攻打四川重庆的西南通道,沿西江两岸西进,派飞机对西江沿岸各城镇进行狂轰滥炸后,派步兵残酷扫荡。那时,几乎每天都拉响空袭警报。正在上小学的何国钟一听见警报声就得迅速地随人们跑到防空洞里躲避。由于当地守军没有装备防空高射炮,日寇的飞机肆无忌惮地在低空盘旋。何国钟记得有一次自己跑得稍微迟了些,飞机就已经飞临头顶,在发动机的轰鸣声中他甚至能看到飞行员。敌机猛烈地轰炸码头,遇难同胞的躯体被炸得七零八落,残骸甚至还落到了附近的树上,惨不忍睹。日寇即将占领小镇,何国钟随父母逃向附近乡下避难,途中遭遇日寇,孩子们拼命往山上跑。日寇一面向山上开枪,一面在山下搜索,掳掠了很多同胞任意欺诈。少年时代苦痛的经历,在何国钟的幼小心灵烙下了不可磨灭的印记,“毋忘国耻”成为日后他无论求学或是从事国防科学研究的无穷动力。

  抗战胜利后,何国钟在广州培正中学读书,成绩优秀。培正中学素以师资雄厚校风严谨闻名,十分重视培养学生的全面发展,良好的学习环境激发了何国钟对自然科学的浓厚兴趣。新中国成立后的全国首次高考,何国钟考入清华大学化工系。当时清华大学实行“通才教育”,采用学分制,课程设置很有弹性,必修课之外,学生还可以选修或旁听与本专业不同的课程以及自己感兴趣的科目。在自主学习的浓厚氛围中,何国钟培养和提高自己的自学能力,按照自己的兴趣和能力安排学习计划,涉猎不同专业领域。

  1953年全国院系调整,以清华大学化工系为主体成立了北京石油学院。何国钟深知百废待兴的新中国亟须石油,更需要石油专项人才,毕业分配填报的第一志愿就是要去甘肃省兰州市即将兴建的兰州炼油厂,他决心去条件艰苦但却是祖国最需要的地方奉献自己。


◆ 赤诚报国心

  何国钟到兰州炼油厂工作的愿望并没有实现,他被分配到了中国科学院大连石油研究所(1961年改名为中国科学院大连化学物理研究所)。何国钟以执著的热情, 严谨的工作态度,跨越了不同的专业领域,兢兢业业地潜心钻研数十年。

  何国钟遵照国家科研发展的要求,先后从事了四项不同性质内容的研究工作。在上世纪50年代的后五年进行石油化工有关的固体粒子流态化床层的基本性质及石油重残油流态化焦化的小型密相输送的双容器反应装置研究;60年代起改为研究固—液火箭及固体火箭推进剂燃烧的实验及理论;70年代主攻千瓦级燃烧驱动连续波氟化氢(氘)化学激光器研制;80年代至今深入探索分子反应动力学基础研究。

  1958—1959年,何国钟是“石油重残油流态化焦化的小型密相输送的双容器反应装置研究”项目的负责人,该实验所需的具有一定粒度范围的焦炭粉粒,在当时原材料匮乏,设备短缺。他带领研究组的几个同事想方设法,将两吨大油焦块粉碎然后用手工过筛,苦战半个月终于得到了合格的焦炭粉粒。一天的工作下来,大家浑身上下都是焦炭粉,全都变成了“黑人”。后来实验时,用热油泵把加热的重残油通过喷嘴雾化后喷到高达500摄氏度的碳粉流化床(热裂解室) 里,让重残油发生热裂解变成轻质油品。同时,还要用水蒸气通过一条U 形弯路把碳粉密相输送到另外一个反应器(燃烧室),与空气进行流化态床层的燃烧反应,以加热碳粉;再利用另一条U 形弯管,把烧热的碳粉从燃烧室密相输送回热裂解室中。实验是连续进行, 何国钟常常夜以继日地监控实验过程,忽略了上下班时间,几天几夜的连轴转,甚至忘了休息。为了对中间放大试验提供设计数据,课题组还进行了在管径为10 厘米的U 形弯管内固体粒子密相输送速率的实验研究。上述几项工作内容,何国钟分别写了三篇实验报告。在大连化物所庆祝中华人民共和国建立十周年的学术报告会上,他作了题为“石油重残油流体化焦化小型试车及固体粒子密相的气流输送”的学术报告。1959年,何国钟被评为旅(顺)大(连)市文教卫生系统先进工作者,1960年他又被评为辽宁省文教系统先进工作者。

  不久,何国钟被所领导抽调去参与筹建“火箭高能燃料试车台”的工作。当时张存浩是室主任,何国钟是课题组长。通过调研和学习,何国钟确定了课题组中需要研制的项目:测定火箭推力的动态应变仪和推力装置、测量火箭燃烧室压力的动态电容压力传感器、测量液体火箭燃料的动态涡轮流量计、测定火箭燃料与氧化剂之间的点火延迟期仪器等四项。课题组的人员分成了四个小组,何国钟负责研制电容式压力传感器。经过一年多的努力,该课题组走上正轨,四项研制任务都初见成效,并逐步继续提高性能。

  60年代初,根据国家统一部署,大连化物所开展火箭发动机燃烧的实验与理论研究。何国钟于1961年底担任固 — 液火箭燃烧理论模型研究课题组组长。研究工作重心的转换,意味着原来专业是石油炼化机械的何国钟要转而研究固 - 液火箭燃烧规律。早在大学期间培养的自学能力帮助他深入研读有关各种文献,很快补上所需的理论基础,逐步探索和解决固 — 液火箭燃烧的问题。

  实验在偏远的深山山谷中开展,作为火箭燃烧试车台负责人之一,何国钟和同志们吃住在小山沟里的集体宿舍里,只在周末才乘站在解放牌敞篷大货车返城回家。由于当时国防科研工作中可供研究的文献和资料十分匮乏,关键的技术细节更无资料可以借鉴参考,工作开展得特别艰难。有一次,他好不容易觅得一篇有关推进剂点火延迟期的文献,却是法文版,为了能看懂文献,从未学过法语的何国钟硬是挤出晚上的时间,仅用一个月突击学习法语,读懂了来之不易的文献。常常工作到深夜的时候,何国钟腹中饥饿,就用中午专门省下来的一个窝头充饥,当时作为助理研究员的何国钟,每月工资69 元,适逢国家困难时期,粮食配给不足,他就从自己的中饭里面省下吃的备做夜餐。尽管如此,何国钟从未想过叫苦叫累,也从不在生活上提任何要求。他深深记得童年留下的烙印,为了祖国的火箭事业,想的只是倾力奉献,在何国钟的字典里面查不到“索取”这个词。何国钟仅用两年时间,就突破了专业限制,提出了有新意的“多层火焰模型”、“脉冲火焰模型”和“预混 一 扩散微火焰模型”见解,写出数篇对调节推进剂燃速实践有指导意义的论文。他的刻苦钻研精神,被当时所领导树为“安(心)、专(心)、迷(恋)”的典型。

  何国钟当时是火箭燃烧试车实验的现场负责人,每次实验前,他都得十分认真细致地检查各项准备工作,完全合格后才可点火试车。有一次实验,何国钟在喷口处检查情况后,转身刚刚离开火箭喷口几秒钟后,由于液体氧化剂发烟硝酸渗漏并沿喷注器滴落到固体贫氧药柱的表面,迅即引起发动机异常而提前点火,一股火焰瞬间从喷口冲出,何国钟险些丧命,与死神擦肩而过!多年后,何国钟接受访谈被问及这段实验经历时,只是微微摆了摆手,平静地说:“当年实验的时候,这种情况太多了,并不算什么。

  实验永远存在着困难和危险,不仅仅是这类突发事件,实验人员几乎每天都面临着各种生死考验。火箭推进剂易燃易爆,毒性极强,几乎每天都要做一次火箭试车实验,每次火箭试车之后,燃烧后产生的残余废气不易扩散,弥漫在山谷中,影响研究人员的健康。何国钟为了改进火箭燃烧性能,不顾有害气体对身体的危害,和实验人员一起留在现场观察监测火箭发动机燃烧后的情况,分析实验数据,提出火箭燃烧室内各部件的改进意见,特别是针对如何克服低频振荡燃烧现象,商讨下一次实验方案。有一次,由于火箭不正常燃烧引起附近山林起火,火借风威,势头越烧越大,他率领大家竭力扑灭大片山火,以保证实验基地的安全。

  经过大约三年多的艰苦实验,何国钟和同事们终于在火箭燃烧的稳定性、完全性、均匀性三方面达到预期指标。同时还建立了真空低温条件下的试车台,进行了多次在低温真空条件下火箭的点火启动及燃烧实验并获得成功。

  1964 年2 月20 日,国防科工委五局与中国科学院新技术局联合举办火箭发动机燃烧与烧蚀学术报告会,报告会由中国科学院大连化物所承办,钱学森亲临大会,自始至终参加会议听取学术报告,最后作了总结性的学术报告。何国钟向钱学森进行了汇报工作和请教。钱学森向年仅31 岁的何国钟微笑着询问了他有关情况,并给予热情的鼓励。初露锋芒的何国钟牢记科学前辈的鼓励,以更大的钻研精神去探求火箭燃烧的秘密,渴求登上一个新的制高点。何国钟等撰写的四篇论文,发表在1966 年出版的该会议的论文集。在1982 年以“固体推进剂燃速理论”获得国家自然科学三等奖,何国钟是获奖人之一。


◆ 不畏艰难攀高峰

  “文革”期间,受到冲击的何国钟不得不放下手中的各项工作,被迫离开为之奋斗近十年的火箭燃烧科研战线,下放到农村。心系祖国国防事业的他,深深觉得应该把自己的研究心得留下来供其他同事们参考,于是在下放前一天,他和往常一样来到火箭实验基地,在自己的实验桌上留下了三篇刚刚赶写完毕的学术研究论文,并附上一份“临别的话”,内容主要是下一步工作设想和建议,表达了一个国防建设战线上从事火箭科研的“战士”惜别前的赤诚。

  1971年,刚刚落实政策后的何国钟按大连化学物理所的安排,从事研制燃烧驱动超音速连续波氟化氢化学激光器,并成为课题组负责人。研究方向的改变意味着他又一次面临全新挑战。始终一心一意地为国防科研奉献的何国钟,受命后没有顾得上安顿好家人,就立刻投入研究工作。像以往一样,何国钟以惊人的毅力几乎不眠不休地寻阅资料,翻查文献,充实理论知识,细检实验数据。在试验过程中,强红外激光散射非常损害眼睛,同时必须使用易燃易爆毒性很大的气体与化学试剂,但这一切都没有难倒他们。何国钟带领着题目组的同志们凭借着超人的智慧和勇气,一次次突破研究瓶颈。他们先是找出掌握超音速连续波氟化氢化学激光器的出光机制;然后,采用燃烧的办法代替用电的方法产生氟原子;最后,把两者结合实现研制高性能的燃烧驱动超音速连续波氟化氢化学激光器的目的。1973年3月何国钟领导课题组,齐心协力建成了一套小型的用等离子发生器热解六氟化硫气体产生氟原子的超音速连续波氟化氢化学激光器,之后经过半年多反复实验,1973年11月7日,激光已达110瓦,为后来我国连续波化学激光器的发展扎下了根基。在此基础上,又发展了燃烧驱动的HF(DF)连续波化学激光器,激光连续输出功率超过千瓦。1979年,何国钟带领的课题组以该项目成果“燃烧驱动连续波HF (DH) 强化学激光器”获国防科委重大成果二等奖。


◆ 投身基础研究  终生不悔

  几十年来,何国钟在国防建设科研上取得了巨大成就,但他并不满足,也从没有止步,1977 年他参加了在北京召开的自然科学规划会,负责起草化学反应动态学规划草稿中的化学反应动力学部分,这成为何国钟科研征途的又一转折点,从国防科研项目转入微观基础研究方向。分子反应动力学是深入分子或原子的微观层次认识物质运动的基本规律,探讨化学反应本质的基础学科,也是许多新兴分支学科如化学激光体系、大气化学和环境化学、燃烧化学、激光化学、生物化学等赖以建立与发展的必不可少的理论基础领域。何国钟深深地知道,当时中国的基础理论研究,相距国际水平差距极大,如不尽快开展,将处在永远被动的局面。HF 化学激光体系就是美国科学家用分子反应动力学方法首先提出来的。1978 年,何国钟与楼南泉在大连化学物理所筹建了分子反应动力学研究室,该实验室是我国最早从事分子反应动力学研究的机构。

  1979年9月始,作为访问学者,何国钟肩负着开阔视界承载知识的使命,在加州大学伯克利分校化学系李远哲教授实验室度过了两年零两个月的时光。在这个设备精良的实验室工作,何国钟看到了中国与世界在研究水平上的差距,同时也确定了奋斗发展之路。他先后做过三种不同类型的交叉分子束实验,即臭氧激光光解、氧原子与烯烃和溴乙烯的反应、惰性气体与卤素原子的弹性散射,并和李远哲等其他同事共同发表了八篇论文,其中氧原子与乙烯的反应,1986年由李远哲在诺贝尔获奖学术报告中详细论述。除了实验研究之外,何国钟还对当时世界上性能最好的交叉分子束实验装置的原理、结构细节、设计图纸、测量技术与仪器设备的性能,以及订货途径等方方面面都进行了深入的了解,为回国后能尽快设计制造出一套具有国际先进水平的交叉分子束实验装置,迅速深入地开展实验研究,做着周全而详尽的准备。

  在美国期间,何国钟的父亲不幸离世,得知消息的他悲痛不已,思忖再三却放弃了回国的打算。身远在大洋彼岸的何国钟向父亲深深遥拜,掬哀思以奉椿庭,他坚信父亲在天之灵必然理解和支持自己的选择,悲恸将息,他走进了实验室,继续不辍的探索。两年的时光,何国钟除了夜间的基本睡眠,几乎没有给留自己更多的休息时间,全副身心投入在实验里。学成满载归国后,何国钟立刻投入分子束实验的工作中,都没有来得及多照顾一下家里。他和楼南泉教授带领同志们一起利用化学发光与激光诱导荧光技术,在分子束实验条件下,系统地研究了碱土金属原子与氧化剂、卤素、卤代烃等反应的动力学,取得了我国第一批分子束实验的研究成果,在国内外学术刊物及学术会议上发表论文数十篇。何国钟荣获1986 年中国科学院科技进步一等奖;1986 年及1987 年,他领衔的“分子反应动力学及传能的研究”先后获中国科学院科技进步一等奖及国家自然科学二等奖。1988年他被评为国家级有突出贡献的中青年专家。

  1990年9月楼南泉被任命为分子反应动力学国家重点实验室学术委员会主任,何国钟被任命为该实验室主任。1992年3月,由我国著名物理化学家吴征铠教授等13名科学家组成的专家验收委员会一致认为“中国科学院大连化物所和化学分子反应动力学国家重点实验室,其规模、技术水平以及综合能力均达到了国际上同类著名实验室水平,已成为我国分子反应动力学研究的基地,具备了向国内外学者开放的条件”。


◆ 传道授业一学人

  何国钟不仅在学术上潜心研究,而且为人谦逊,以诚待人,认真热心。对领导、对同事、对学生都一视同仁。

  1999年,何国钟带领课题组自1987年至1998 年间的成果“分子束和激光束反应动态学研究”获中国科学院自然科学一等奖。在搭建国内第一套通用型交叉分子束实验装置的前期,参加过设备加工和测量仪器研制和调试的有20余人。作为室主任及课题组长和研究生导师,何国钟认为这个奖是集体努力的结晶,大连化物所仪器厂设计组的同志和课题研究组的同志都各有贡献,为了尊重他们的劳动和保护他们工作的积极性,所以在获奖名单中,他把自己的名字放在最后(第27名)。

  做学问的人,首先应具备高尚的品德。何国钟认为,人才的培养,品德至关重要,这是干大事业成大气候的基础。从1986年至今,作为博士生导师,何国钟担负着带博士研究生的任务。他的学识和人品,深得学生们的尊重。他经常放手让学生大胆实践,并且根据不同

  的研究方向和需要让研究生、博士生出国学习深造。在论文发表时,非常尊重他们的劳动成果,常常把学生的名字排在第一位,把自己的名字往后排。年事已高的何国钟已经不能在研究第一线奋斗,但是他仍以全身心全天候地做着对国家对社会对人民有益的工作,几十年如一日,一直保持着谦逊勤俭谨慎的态度。

  何国钟曾经在一次总结中说道:做学问要老老实实,不能不懂装懂, 更不能弄虚作假。要提倡科研工作“三严”作风:精益求精,对名与利要知足,知足者常乐;对自己的工作成果要知不足,知不足者才能更谦虚、更勤奋;对待国家任务和工作,要努力做贡献而不为人后,但是最后成功者,不必是我。


◆ 故乡情寄语家乡年轻学子

  生活中的何国钟平易近人,待人谦和。因为来自广东,当年还曾在筒子楼里用广味豆豉做菜,满楼飘香,大连化物所的师生们有时候会亲切地叫他“老广”,何国钟是所内科研带头人,外形又颇像外国人,师生们还给他起了外号:何大帅。当年的同事杨何平回忆说,“我到化物所不久就听说有位老广叫‘何大帅’,但直到十年后的1992 年,我才与这位‘大帅’——何国钟老师有了第一次接触。”他一直记得何国钟院士博学而认真,要求学生严格,上个世纪80 年代所里发的工作服何国钟院士一穿就是几十年,而自己的那件早已作了抹布。何国钟确实生活简朴,从不浪费。他曾说:我们国家是发展中的大国,人多事也多。各项人均指标并不高。因此没有资格大手大脚,铺张浪费。应该继续提倡勤检节约的美德。不要讲排场,拼阔气。并要从自己点滴做起。他认为自己深受父母影响,父亲曾手书家训“知足不辱”以自省,并在座右铭要求自己待人和蔼,处世谦虚。何国钟一生将此奉为圭臬。

  2012 年11 月,何国钟偕同家人专程返回家乡广东南海县狮西沙坳何氏宗祠拜祖,与村中乡亲叙旧,尽偿数十年未曾返乡的心愿。2013 年10 月,何国钟还为石门高级中学的孩子们亲题寄语,激励家乡学子。

  


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