張德強
盡管如今已接近90歲,金涌仍奮斗在科普第一線。他還常鼓勵年輕同事加入科普事業,希望更多科學家參與進來,把接力棒傳給未來的人。
近日,一個既不年輕又不帥氣的?“80后”,因在抖音上傳播很多年輕人想學習的科學知識“火”了,在視頻中,他總是充滿著陽光般的歡笑,說到起勁兒時還會挽袖子。有網友說:“20年前聽他的講座,現在帶著娃在網絡上聽老先生講科普知識!”他曾登上熱搜,被央視點贊。現在擁有170多萬粉絲,“云學生”更是多達3000多萬人。這老先生就是84歲才退休,如今89歲仍在工作的我國杰出科學家金涌院士。這位化工大咖背后,有著怎樣的故事?
5歲失去雙親,一路拼成院士
金涌1935年出生在北京一個普通家庭。他5歲那年,父母因感染肺結核雙雙去世。他由奶奶撫養長大,祖孫二人寄居在姑姑家中。金涌小時候很少被爸媽抱過,因為他們怕將肺結核傳染給孩子。結果每次金涌只能站在窗戶外邊,看著爸媽在屋里逗他玩。
由于家境貧寒從小受苦,金涌決心通過勤奮讀書改變命運。從小學開始,他就一路學霸進入高中。18歲那年,金涌因高考成績特別優異,被選入北京外國語學院留蘇預備班。當年他的數學成績非常優秀,最想就讀的專業是數學。那時學生們有一種時髦的說法:“數學好才最能體現人的智商水平?!绷罱鹩坑悬c失望的是,最終他卻被安排進化工專業學習。進行了將近一年的俄語培訓后,1954年他被送往蘇聯留學。
臨行之前,這批學生受到當時高級別領導的接見。金涌自豪地說:“我們的助學金比一個部長的工資都高,假如出國后不好好學習,真的對不起國家的培養?!边M入烏拉爾工學院后,當時金涌每天早上7點起床,邊走路邊啃著面包去教室。下午下課后,他直接鉆進圖書館,不到晚上12點圖書館關門不會出來。
即便在課間有丁點兒的空閑,也被他用來向蘇聯的同學請教俄文。留學5年,金涌甚至連一場電影都沒看過。最終,他以所有科目均滿分的成績拿到畢業證書,苦行僧般的努力,換來了當地學生和老師的敬佩。
留學回國后,金涌被分配到中國科學技術大學任教。1973年,由于中科大不再設立放射化學專業,金涌和同系的另外幾位教師一起來到了清華大學,繼續教學與科研工作。當時教學條件簡陋,金涌和同組教師帶著18名學生,到一家化工廠開門辦學。他們早晨參加勞動,下午在工廠進行講課,還需要參與配合改造一臺損壞的進口大型流化床反應器。
由于沒有這方面的工程經驗,金涌便帶著師生查詢國際上流化工程學術上的最新進展,到北京化工研究院借用實驗設備,在車間反復測試數據,直到最終圓滿完成任務。
1979年,金涌領銜創建了清華大學反應工程研究室。長期在湍動流化床、高速氣固流化床反應器、氣液固三相流化床反應器等領域進行深入的教學與研究工作。
多年來,金涌獲得了諸多原創性學術成果。在工程開發應用研究方面,他發明了湍動流化床新型復合內構件,改善了流化質量,解決了工程放大的難題,成功地用于指導6種工藝、30余臺大型工業流化床反應器的改造或設計。
金涌團隊研究的氣固循環流化床、氣固超短接觸催化反應器、移動床重整反應器、大型節能干燥裝置等,也成功地應用于工業過程。他在生態化學工程與工藝、產品工程、亞微米與納米粉體技術研究與應用方面,也取得重要突破,獲得顯著經濟和社會效益。1997年,金涌當選為中國工程院院士。
化工界泰斗,84歲才退休
金涌幾十年做化工,取得的研究成果很多,但有一件事卻刻骨銘心。30年前,生產碳納米管是一個世界性的難題。這種超級材料是1991年被發現的,碳納米管的傳熱性能可與金剛石媲美,導電電流密度可達銅的1000倍以上,強度是鋼的100倍,重量僅是鋼的1/6。國際學術研究認為,它是一種非常有潛力的超強、超韌材料及下一代半導體材料。但當時由于技術限制,只能在實驗室里按克生產,這是化學及材料學很熱的研究領域。
經過艱難的技術攻關,2001年,金涌所在的反應工程研究室、終于攻克技術難題,能夠成噸制備碳納米管了,就連外國同行聽到后都很震驚。金涌和團隊成員當時非常高興,心想,能實現碳納米管量產,就能應用到我國工業中去了。
然而出人意料的是,這一爆炸性科研成果,卻沒有得到中國企業家的青睞,因為他們對碳納米管幾乎一竅不通,甚至都不知道它是什么,更別提該怎么用了。轉眼幾年過去了,這些生產出來的材料樣品只能躺在倉庫里蒙塵。
后來一家外國風投機構聽說后,主動找上門來收購。面對研究經費不足,這些材料又占地方,金涌他們只好忍痛割愛,以200萬美元的價格賣掉了。結果這家機構把碳納米管用在鋰電池里,現在每年能產生幾百億元的利潤。
此后金涌就一直在想,這么好的材料,為啥國內企業不用呢?后來才琢磨明白,科研機構和企業之間由于缺乏聯系,彼此之間就像隔著一道“墻”。企業家們并不了解他們的研究成果,那就很難將最新的科研成果,馬上運用到實際生產中,這就需要專家學者向他們做科普。
金涌團隊后來發現,可以把碳納米管跟石墨烯做結合,做一種經濟價值很高的特殊材料。他說:“石墨烯是個平面,碳納米管是個柱子,用碳納米管把石墨烯一層層架起來,形成了立體的納米材料?!边@種材料做出以后,幾家嗅覺靈敏的外國大企業主動找到他們,希望大量購買成品。
金涌有點好奇,就讓人就去調查,這些外企用納米材料做什么?結果發現,人家是把納米材料填入鋁片中,做成電極。金涌他們也因此找到了應用方向,告訴國內企業怎么用,這些公司的負責人了解情況后非常高興。他們把納米材料用到了電池里,后來迅速促進了我國新能源汽車產業的發展。金涌由此認識到了向國內企業家做科普的重要性,因為只有讓他們了解最新技術,才能將科研成果真正運用到制造業中。
然而,后來由于管理工作不到位等原因,導致一些和化工相關的安全事故發生,人們因此患上了“恐懼癥”,對化工業唯恐避之不及,甚至學生都不愿意學這類專業。這引起了金涌和許多該領域知名學者的擔憂。
金院士在化工領域深耕大半輩子,對之有著很深的感情。他說:“化學工程跟人類的生存密切相關,衣食住行都離不開化工產品。比如種田用的肥料、殺蟲劑,汽車的汽油,電池的燃料等等,這些全是化工人做的。沒有化工,就支撐不了現在的文明社會。”
2009年,金涌和中學生的化學教材“打了一次交道”,這讓他明白,做“讓孩子們聽懂”的科普,是多么困難卻又多么重要。很快,在他的倡導下,一批院士決定為青少年做化學科普。
他們的初步設想是:將自己所了解的最新、最重要的科研成果,編寫成一個個趣味故事,再拍成短視頻動畫,讓中學生了解最前沿的化工知識,培養他們對化學的好奇心和想象力。
原以為這是個很簡單的事情,然而金涌和其他院士卻遇上了“三大難”:寫本子難、經費難、拍片子難。在拍攝的時候,“科學家和藝術家總是打架”,每個片子要兼顧科學的專業性、科普的親民性與拍攝上的質感。
經過多位科學家長達6年的努力,2016年5月,一套反應化學化工前沿研究的視頻短片集,以及配套的科普書終于問世,呈現給了大眾。
從“病毒制造”到“復合材料”,再到“智能釋藥”……10部視頻短片,每部僅10分鐘的時間里,將深奧的科學原理與實際應用娓娓道來,展現出一個奇妙的化工世界。
這些“腦洞大開”的知識、技術與創意,正是《探索化學化工未來世界》系列科普片的主要內容。它使更多青年學生,對化學和化學工業產生了濃厚興趣,而且有了一個整體而全面的認知。金涌他們還將科學的種子播撒到偏遠山區,在孩子們的心中生根發芽。
有趣的是,因為金涌是我國著名的化學工程專家,流態化、反應工程領域的領軍人物,很多研究工作都離不開他,直到2019年,這位84歲的院士才退休。在退休之前,他已在清華大學任教50余年,培養了三代科學家,曾獲清華大學“突出貢獻獎”。
大院士熱衷“小”科普
被央視點贊
退休后的這幾年里,金涌主動策劃、參與科普活動,并時刻追隨信息化時代的浪潮,開始尋求新的科普方式。2022年10月,他參加中國科學協會推出的節目《院士開講》,圍繞諾貝爾獎、創新思維展開科普,好評如潮。
其實金涌決心做科普,離不開一句話的“刺激”。多年前,他受北京師范大學一位教授邀請,去給中學生化學教科書提一些指導意見。當時,金涌“很不客氣”地指出,中學老師“沒把孩子教好”,沒有培養孩子們對化學的興趣。然而,對方馬上“更不客氣”地反駁道:“我們中學老師既不去工廠,也不做科研,對于最前沿、最新鮮的知識,當然知道得不多。你們這些大科學家是干什么的?”金涌一時竟無言以對。從此,他就下定決心給大家進行科普。
2023年5月,88歲的金涌院士又開通短視頻賬號,以更新潮的方式,面向更廣泛的年輕群體進行科普。他謙虛地自稱“退休教師”,用抖音短視頻“講課”,親切地稱網友為“小朋友”。在視頻中,金涌總是充滿著陽光般的歡笑,說到起勁兒時還會挽袖子。
他和“小朋友”聊到的話題涉及多個領域,從循環經濟到碳中和、從核聚變到創新思維、從人造太陽到土壤污染……金涌院士不僅結合飛機彈孔講述反向思維,還借人造太陽講解核聚變,更能從火箭發射講到土壤污染……對于“上天入地”的科學問題,他不僅用專業知識解答網友的疑問,還用親切和幽默的語言,讓科學知識變得更加親近、有趣。
其中,《金涌院士的創新課堂》系列短視頻,很快就獲得3000多萬的播放量,包括《被劃破的航天器如何自動愈合》《人類探索科學的“四大法寶”》等。
有趣的是,這個不考勤的網絡課堂“擠”滿了學生。一位網友說,20年前她聽金院士的講座,現在帶著孩子在網絡上聽老先生講科普知識!
去年年末,金涌還出版了《院士解鎖中國科技:72變的化工王國》,該叢書主要面向小學中高年級的讀者,內容涵蓋化工領域的基本概念及常識,選取了17個接近孩子生活的化學工程領域主題,以引發孩子的探索興趣。金涌說,頂級的科普是能夠培育出科學家的。即使自己目前能力有限,也不放棄微小的努力。
在網絡平臺普及科學知識,金涌很受年輕人喜愛,百余條短視頻讓他火出了圈。目前老先生已經擁有超過170萬的粉絲。
他說:“科普,就是給未來播種。給小朋友科普,能在他們的心中埋下好奇心的種子;給企業家科普,能讓他們了解到最新的技術專利,實現技術成果的轉化應用;給政府官員科普,有助于讓他們作出利國利民的正確決策”。
盡管如今已接近90歲,金涌仍奮斗在科普第一線。他還常鼓勵年輕同事加入科普事業,希望更多科學家參與進來,把接力棒傳給未來的人。