劉若莊(1925年5月25日—),出生于北京市。物理化學(xué)家。1999年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。1956年加入九三學(xué)社。
劉若莊一家7口全靠作為小職員的父親的微薄薪水維持生計(jì),父母對(duì)孩子的教育卻非常重視。兄弟姐妹都進(jìn)入當(dāng)時(shí)師資力量雄厚的師大第二附屬小學(xué)讀書(shū),學(xué)校嚴(yán)格的教育使得劉若莊從小就養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的作風(fēng)。12歲時(shí),父親的病逝使得本不寬裕的家庭生活雪上加霜,劉若莊在中學(xué)就不得不在讀書(shū)之余從事家教以緩解家庭生活的拮據(jù),而且為了不在日本人管理的學(xué)校中學(xué)習(xí),他不得不多次轉(zhuǎn)學(xué)。即使這樣,他的成績(jī)總是名列全班第一。1943年高中畢業(yè),考入輔仁大學(xué)化學(xué)系。大學(xué)期間,劉若莊依靠每年獲得的高額獎(jiǎng)學(xué)金,順利完成了學(xué)業(yè)。
1947年秋,劉若莊于輔仁大學(xué)化學(xué)系畢業(yè),以?xún)?yōu)異成績(jī)考入北京大學(xué)化學(xué)系攻讀化學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生。讀研期間,他先師從袁翰青教授進(jìn)行有機(jī)化學(xué)研究,以實(shí)驗(yàn)方法研究氫鍵體系,這是他日后與氫鍵乃至整個(gè)有機(jī)化學(xué)理論研究有不解之緣的淵源所在。后轉(zhuǎn)入孫承諤教授名下開(kāi)始物理化學(xué)的科學(xué)研究。1949年,他在《中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志》上用英文發(fā)表了第一篇研究論文“修正特魯頓規(guī)則(Modified Troutons Rule)”,鋒芒初露。
1950年3月,還未進(jìn)行畢業(yè)論文答辯的劉若莊因勤奮好學(xué)、成績(jī)優(yōu)秀提前留在北京大學(xué)任教。在指導(dǎo)有機(jī)化學(xué)和定量分析實(shí)驗(yàn)的同時(shí),他開(kāi)始翻譯英文版的《定性分析理論基礎(chǔ)》,于1951年由商務(wù)印書(shū)館出版。該書(shū)作為大學(xué)叢書(shū)之一,成為20世紀(jì)50年代重要的教材和參考書(shū)。1950年6月劉若莊以“用機(jī)械求積法計(jì)算比熱”順利通過(guò)研究生答辯,其研究論文發(fā)表于同年的《中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志》。在從事物理化學(xué)助教工作的同時(shí),從1950年開(kāi)始,他在唐敖慶教授指導(dǎo)下,開(kāi)始從事量子化學(xué)研究。關(guān)于“六價(jià)鍵函數(shù)”的研究為唐敖慶教授所獲中國(guó)科學(xué)院三等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)文章之一。不同領(lǐng)域中名師的嚴(yán)格指導(dǎo)加之劉若莊本人的勤奮努力,使他不僅學(xué)會(huì)了科學(xué)研究的方法,也由此進(jìn)入了理論化學(xué)的研究殿堂,為其后做出具有特色的優(yōu)秀研究成果奠定了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
1951年9月,兼任輔仁大學(xué)化學(xué)系主任的邢其毅先生聘請(qǐng)劉若莊為輔仁大學(xué)化學(xué)系講師,他同時(shí)兼任北京大學(xué)化學(xué)系講師。當(dāng)時(shí),劉若莊在輔仁大學(xué)主講的化學(xué)數(shù)學(xué)和在北京大學(xué)講授的普通化學(xué)課程都備受學(xué)生的歡迎,由此也逐漸形成了他獨(dú)特的講課風(fēng)格。
1952年的院系調(diào)整使得劉若莊成為北京師范大學(xué)的一員并一直工作至今。在北師大化學(xué)系,他主講物理化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等多門(mén)課程,精彩生動(dòng)的講課不僅得益于他對(duì)學(xué)習(xí)思維的揣摩,更得益于他追蹤科學(xué)前沿并獨(dú)立開(kāi)展科學(xué)研究工作。1956年在“水分子間氫鍵鍵能”的研究論文中,劉若莊利用量子化學(xué)方法并考慮到電子云之間的多極矩作用研究氫鍵的靜電相互作用,優(yōu)于當(dāng)時(shí)國(guó)際上流行的點(diǎn)電荷的模型,被《十年來(lái)中國(guó)的科學(xué)(化學(xué)卷)》所引用。在講課和科研之余,劉若莊和其他同志合作翻譯了俄文版的《高壓下的化學(xué)平衡和反應(yīng)速度》、《化學(xué)熱力學(xué)例題與習(xí)題》及德文版的《化學(xué)計(jì)算》,這些譯著在當(dāng)時(shí)都是極為搶手的教學(xué)參考書(shū)。1956年9月,劉若莊因成績(jī)突出晉升為副教授,同時(shí)開(kāi)始講授專(zhuān)門(mén)化課程如化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等。1961年劉若莊被評(píng)為北京市文教先進(jìn)工作者。1963年,他開(kāi)始招收研究生。
1963年9月,劉若莊成為教育部委托唐敖慶教授主持下的吉林大學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)討論班成員。在為期兩年的研討中,討論班集體在唐敖慶教授指導(dǎo)下對(duì)配位場(chǎng)理論方法進(jìn)行研究,對(duì)這門(mén)學(xué)科的發(fā)展做出了極其重要的貢獻(xiàn),其研究成果榮獲1982年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
在“文化大革命”那樣極端復(fù)雜和艱苦的環(huán)境中,劉若莊仍不忘從事科學(xué)研究,在唐山大地震強(qiáng)烈波及北京地區(qū)的情況下,劉若莊完成了國(guó)內(nèi)第一篇運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算方法研究實(shí)際體系的論文,較好地解釋了砷化鎵在氧離子注入后的半導(dǎo)體特性。
70年代后期,劉若莊雖已過(guò)知天命之年,仍勤奮工作,全身心地投入教學(xué)和科研工作。1977年被評(píng)為北京市科學(xué)技術(shù)先進(jìn)工作者,1978年創(chuàng)建了為教育部正式批準(zhǔn)的北京師范大學(xué)量子化學(xué)研究室,該研究室是我國(guó)運(yùn)用量子化學(xué)手段研究實(shí)際化學(xué)體系的重要基地,也是我國(guó)理論化學(xué)對(duì)外聯(lián)系的重要窗口。
1979年7月劉若莊晉升為教授。1981年成為國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的首批博士生導(dǎo)師。在隨后的二十多年間,他所涉及的研究領(lǐng)域主要包括:化學(xué)反應(yīng)微觀機(jī)理和沿反應(yīng)途徑的動(dòng)態(tài)學(xué),有機(jī)導(dǎo)體和半導(dǎo)體,氫鍵和分子間相互作用力,化合物的結(jié)構(gòu)和性能以及配位場(chǎng)理論方法等。
劉若莊教授主要從事計(jì)算量子化學(xué)研究。他具有代表性的、在國(guó)內(nèi)外有較大影響的研究工作是創(chuàng)造性地將量子化學(xué)理論和計(jì)算方法應(yīng)用于研究化學(xué)反應(yīng)途徑和沿反應(yīng)途徑的動(dòng)態(tài)學(xué)問(wèn)題。形成了達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的具有特色的系統(tǒng)研究成果,其重要貢獻(xiàn)是:優(yōu)選、改進(jìn)和擴(kuò)充了研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)態(tài)學(xué)的方法;提出取代基團(tuán)對(duì)反應(yīng)的作用是改變反應(yīng)物間作用本質(zhì)的觀點(diǎn);發(fā)現(xiàn)不同進(jìn)攻試劑和取代基通過(guò)改變過(guò)渡態(tài)或中間體構(gòu)型影響反應(yīng)機(jī)制的事實(shí);用新方案揭示反應(yīng)途徑中的問(wèn)題如插入反應(yīng)在一定溫度區(qū)域存在負(fù)活化能產(chǎn)生的根源和旋軌耦合在自旋禁阻反應(yīng)中的作用等;預(yù)言了某些不穩(wěn)定異構(gòu)體的存在;提供了能夠促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生的可能振動(dòng)模式和進(jìn)行振動(dòng)選態(tài)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),首次從計(jì)算證實(shí)只要與反應(yīng)坐標(biāo)強(qiáng)烈耦合,非斷裂或生成鍵的振動(dòng)激發(fā)也可促進(jìn)反應(yīng)的事實(shí);揭示了振動(dòng)選態(tài)反應(yīng)中與反應(yīng)坐標(biāo)強(qiáng)烈耦合而且在過(guò)渡態(tài)前振動(dòng)頻率應(yīng)有所降低的振動(dòng)自由度的激發(fā)是促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的重要手段,提出了在從頭算框架內(nèi)的微擾晶體軌道法并用于研究鏈狀高分子的結(jié)構(gòu)和性能以及取代基效應(yīng);推廣自洽場(chǎng)晶體軌道法到含過(guò)渡金屬原子的線性高聚物。用形變勢(shì)理論研究了準(zhǔn)一維電荷遷移晶體中電子與聲子的相互作用,首次推導(dǎo)出電聲子耦合常數(shù)的顯式,使計(jì)算一維導(dǎo)體發(fā)生Peierls相變溫度Tp的公式成為現(xiàn)實(shí),從理論上論證了碳納米管的幾何構(gòu)型與導(dǎo)電性的關(guān)系等等。
劉若莊在從事科研的同時(shí),還指導(dǎo)研究生和教研室的教師進(jìn)行結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)和量子化學(xué)的應(yīng)用研究工作,而且親自給研究生講授多門(mén)課程。他先后講授過(guò)量子化學(xué)、量子化學(xué)進(jìn)展、群論及其在化學(xué)中的運(yùn)用等研究生課程。劉若莊的講授追本索源、條理分明、前后呼應(yīng)、富有啟發(fā)、引人入勝,他注重基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)運(yùn)用,極富特色。幾十年教學(xué)生涯中所養(yǎng)成的常教常新,常教常精的作風(fēng),給學(xué)生留下了深刻印象并影響到下一代。迄今為止,劉若莊為國(guó)家培養(yǎng)了博士9人、碩士19人,同時(shí)開(kāi)辦過(guò)多期量子化學(xué)計(jì)算短訓(xùn)班、師資培訓(xùn)班和助教進(jìn)修班。這些人在各個(gè)工作崗位上為理論化學(xué)的發(fā)展做出了自己的貢獻(xiàn),其中多人成為科研院校的學(xué)術(shù)帶頭人。1983年,科學(xué)出版社出版了劉若莊主編的《量子化學(xué)基礎(chǔ)》,這本教材是該領(lǐng)域重要的教學(xué)參考書(shū)。在教學(xué)科研之余,劉若莊還特別注意在《化學(xué)通報(bào)》、《百科知識(shí)》等雜志撰寫(xiě)綜述介紹原子和分子結(jié)構(gòu)、量子化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展?fàn)顩r,這些通俗易懂的文章不僅促進(jìn)了科學(xué)知識(shí)的普及,而且也吸引了學(xué)生對(duì)量子化學(xué)的興趣并參與到這個(gè)行列進(jìn)行科學(xué)研究。與此同時(shí),劉若莊撰文介紹交叉學(xué)科如量子生物化學(xué)、非平衡熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)況并闡述自己的看法,推動(dòng)了這些領(lǐng)域的發(fā)展。
劉若莊教授現(xiàn)在不但親自指導(dǎo)博士研究生,而且在激發(fā)態(tài)勢(shì)能面和相應(yīng)的光化學(xué)反應(yīng)、分子聚集體相互作用的精確計(jì)算和分析方法、碳籠分子及其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系等方面的研究領(lǐng)域繼續(xù)進(jìn)行深入研究。
劉若莊于1984年參加中國(guó)共產(chǎn)黨,他歷任國(guó)家科委化學(xué)學(xué)科組成員、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)物理化學(xué)評(píng)審組評(píng)委、國(guó)家教委理科化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員、中國(guó)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事、北京化學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)科技大學(xué)兼職教授、中國(guó)科學(xué)院感光研究所兼職研究員、世界理論有機(jī)化學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)員、墨西哥國(guó)立自治大學(xué)客座教授、《分子科學(xué)學(xué)報(bào)》副主編以及《高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報(bào)》等6種期刊編委等職。
劉若莊因量子藥物化學(xué)的研究榮獲全軍科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng);因提出贗勢(shì)價(jià)軌道能量分解法用以研究重原子體系的分子間相互作用及氫鍵本質(zhì)榮獲1987年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng);隨后因?qū)χ虚g體、過(guò)渡態(tài)及反應(yīng)勢(shì)能剖面的理論研究取得重大成果榮獲1988年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和1989年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。
劉若莊教授從50年代初期起一直在理論化學(xué)前沿從事科學(xué)研究工作。50多年來(lái),共編著和參與編寫(xiě)專(zhuān)著3本,譯著4本,發(fā)表科研論文133篇,其中在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文105篇,綜合評(píng)述17篇。