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作者 高关中(德国汉堡)2024/6/28
1999年,埃及科学家艾哈迈德·泽维尔(Ahmed Zewail,1946-2016)荣获诺贝尔化学奖。他是第一位获得诺贝尔科学类奖项的阿拉伯人,受到全世界科学界的广泛关注。
1946年2月26日,泽维尔生于埃及达曼胡尔(Damanhur)市东北20公里的小镇迪苏格(Disuq或Disuk)的一个公务员家庭。达曼胡尔位于尼罗河三角洲西北部,西距亚历山大城约60公里,历史久远,市名来源于古埃及语,意为荷拉斯之城,因敬奉传说中的鹰头神荷拉斯而得名。荷拉斯的母亲伊希斯(lsis,又译伊西斯)是古埃及最受欢迎的女神,神通广大,专司医学、保护儿童、所行善事甚多。泽维尔为古埃及文明而自豪,一直念念不忘祖国和家乡。在诺贝尔奖获奖致辞中,他将自己的事业与古埃及女神伊希斯联系起来:“这块奖牌上的图案是伊希斯,她戴着象征丰收的头饰、一对母牛角从云中走来……我在伊希斯的土地上成长,我的工作是埃及人民六千年来一系列科学成就中的一项。”
泽维尔在读中学时已对自然科学产生浓厚兴趣。他曾回忆道,小时候在卧室里用母亲煮咖啡的燃油炉和玻璃管做化学实验,差点把房子点着了。家人对泽维尔寄予厚望,在他书房门口挂上“艾哈迈德博士”的标牌。以激励和鼓励他及其敏锐的智力天赋。
在当地公立学校毕业之后,泽维尔果然以优异成绩考入埃及著名学府亚历山大大学(Alexandria University),先后攻读化学学士和硕士学位。毕业后决心前往美国继续深造。
在美国费城宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)读研究生期间,泽维尔在物理化学界大腕罗宾·霍赫斯特拉瑟教授(Robin Hochstrasser,1931-2013)指导下研究新型光谱,包括光学检测磁共振技术,取得博士学位。接着在加州大学伯克利分校攻读博士后,1976年成为加州理工学院(California Institute of Technology)教师。该校位于洛杉矶市北帕萨迪那(Pasadena)。能在该校任教,可不简单。一所大学拥有一两名诺贝尔奖得主就足以自豪,而加州理工学院先后已有20多人摘取了这一桂冠。这所学校并不算大,只有6个系,学生900多人,研究生1000多人,教授不到300人,规模仅为竞争对手——麻省理工学院的1/5,但却是世界上最大的研究中心之一。它在物理、化学、生物、天文和地质等基础理论研究以及在航空、电子、石油勘探和生物工程的应用方面,都获得了举世瞩目的成就。我国“导弹之父”钱学森曾在该校攻读博士学位,从事火箭技术理论研究工作。在这样的名校,泽维尔如鱼得水。1982年他加入美国国籍,拥有埃及和美国双重国籍。1990年该校新设以莱纳斯·鲍林命名的化学物理教席(the first Linus Pauling Chair in Chemical Physics),泽维尔雀屏中选,成为首任教授。莱纳斯·鲍林(Linus Pauling,又译泡令,1901-1994)为美国化学界巨擘,因对分子结构的研究,特别是在化学键(分子中原子之间存在的一种吸引的、把原子结合成分子的相互作用)的类型及其物理性质的研究,1954年获得诺贝尔化学奖,又因倡导核裁军1962年获诺贝尔和平奖。泽韦尔以这位前辈为榜样,不负众望,获得了与鲍林不相上下的科学成就,扬名世界。同时还搭起联系阿拉伯语世界和其他国家科学界的“桥梁”。
泽维尔最广为人知的贡献是在飞秒化学领域的开创性工作。他是国际著名的物理化学专家和飞秒化学学科的创始人,被誉为“飞秒化学之父”。飞秒化学(femtochemistry)是物理化学的一支,研究在极小的时间内化学反应的过程和机理。这一领域涉及的时间间隔短至飞秒级别,这也就是名称的来源。飞秒是泽维尔自创的单位,定义为千万亿分之一秒(10的负15次方秒)。飞秒技术能将研究化学反应的时间尺度缩减至飞秒,透过激光高速摄影将化学反应中每个微细变化忠实地纪录下来,短到可以分析选定的化学反应的过渡态(Transition state,即反应物转变为生成物的中间状态)。过渡态理论认为,化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞就可以完成的,而是在反应物到生成物的过程中,经过了一个高能量的过渡态。这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。分子中的原子在这一阶段发生振荡。早在1930年代迈克尔·波拉尼(Michael Polanyi,1891-1976)等科学家就预言到化学反应的这种模式,但以当时的技术条件要进行实证无异于梦想,因为过渡态极为短暂,仅在飞秒尺度上发生。科学界此前一直无法对这一超快速变化进行观测,也就是看不见分子化学反应的全过程。
20世纪80和90年代,泽维尔带领他的研究团队就“飞秒化学”进行了一系列实验。他用超短激光“照相”技术拍摄过渡态中原子振荡的过程,拍摄到处于化学反应中的原子的化学键断裂和新形成的过程,记录了其在反应状态下的图像。这犹如电视节目通过慢动作来观看足球赛精彩镜头那样,帮助科学家通过“慢动作”观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态,对过渡态的性质与结构展开研究。从而从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。
凭借此项研究成果,泽维尔摘取了诺贝尔化学奖的桂冠。1999年该奖授予泽维尔,以表彰他使用飞秒化学技术对化学反应过程进行的研究。泽维尔的诺贝尔演讲题目为“飞秒化学:利用超快激光进行原子级化学键动力学研究”。瑞典皇家科学院评价说,泽维尔的研究成果使人类得以研究和预测重要的化学反应,因而给化学以及相关科学领域带来了一场革命。
为表彰泽维尔的突出成就和为埃及人民赢得的荣誉,埃及政府于1999年向他颁发了最高荣誉勋章“尼罗河勋章”,并发行印有他肖像的邮票;达曼胡尔市的一条主要街道以及迪苏格的一所中学均以他的名字命名。
泽维尔曾在接受采访时说,科学教育提供理性思维和一种世界语言,借助它们,不同国家、文明和宗教有望实现包容和理解。他除了从事研究外,还努力在阿拉伯语世界推动科学发展。在各类演讲和文章里,泽维尔不断提醒他的同胞们科学在历史上的重大影响,并鼓励他们重视科学教育和基础研究,延续科学的伟大。
泽维尔和埃及政府合作,创办了以他名字命名的泽维尔科技城(Zewail City of Science and Technology),设在开罗外侧。这是一所非营利性的科研教学机构,包括一所大学和数个研究所,旨在为埃及培养现代化且具竞争力的科学家队伍。泽维尔晚年时称这项事业是他最重要的工作。这所科技大学在经历了各种政治动荡后终于在2013年开始运营,致力于为埃及社会各方面的发展提供人才。
2009年泽维尔当选为中国科学院外籍院士。据2022年12月中国科学院官网显示,他亲自培养了多名中国籍博士,并且接纳了相当数量的博士后及访问学者,其中有多名科技工作者已经返回中国国内,工作在中国科技第一线。
泽维尔著有自传《穿越时间的航行——我的诺贝尔奖之路》,中文版由陈养正译,科学出版社于2004年出版。
2016年8月2日,泽维尔因癌症谢世。享年70岁。遗体归国后,埃及政府于8月7日在开罗摩西尔-坦塔维清真寺(El-Mosheer Tantawy)为他破例举行了军事葬礼,埃及总统塞西亲自出席。
纵观其一生,泽维尔凭借其高超的科研水平、健全的理性精神和对科学教育的热忱,诠释了“揭开伊希斯面纱的科学天才”这一形象。
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GMT+8, 2024-11-7 14:40
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