我俩真高兴，感谢北大化学学院举办祝贺唐先生百岁寿辰。那一幕幕往事激动地浮上心头，只能拣那最重要的说一说。

精心培育 望尔成材

我俩都是北大化学系5903的学生，1965年毕业于物理化学专业固体化学和X-射线衍射晶体学专门化。

虽然x-射线晶体学是一门实验性科学，但是建立在深厚的数学物理基础上。为了看懂我们称之为天书的国际晶体学表（ International Table for Crystallography), 需要用群论的方法解析晶体中的对称性⁽¹⁾，诸如7个晶系、14个布拉维格子、32点群和230个空间群。其次，实验中得到的晶体衍射图像就是真实的晶体结构在倒易空间中的傅利叶变换（Fourier transform)。解决晶体结构的方法，例如分析帕特森（Patterson）图，更是令我们腾云驾雾般脑子发胀地思索良久。更何况一听要学统计力学，真是让我们头大不已。

唐先生亲自给我们物化专业讲授“统计力学及其在物理化学中的应用⁽²⁾”。那时还没有成本出版的教课书。每次唐先生课前，我必须到毗邻博雅塔下的北大印刷厂，领回那还带着印刷油墨味的讲义，在课前一本本发给同学。老同学都记得，那时，唐先生正当壮年。精神奕奕地走进教室。我们都静静地听先生深入浅出地阐述统计力学的原理和方法，解释了平衡常数、速度常数、简并气体，以及在液体和晶体中的应用。他带着我们从宏观的物理量走进微观的世界，用统计学方法导出理想气体按能量分布的麦斯威尔-玻尔兹曼定律（Maxwell–Boltzmann distribution）。为了让我们能够理解这些高深的理论，唐先生往往用通俗的例子为我们解释这一切【譬如用课间休息时，教室里的一个个同学活跃程度比作在孤立体系中不断无规运动的理想气体中的粒子(原子或分子)速度概率分布，指示哪些速度更有可能发生】。同学们脑中升起一幅幅画面，我们接受了麦斯威尔-玻尔兹曼分布函数。一堂那么高深的理论课程，往往在轻松的笑声中结束。我听课，聚睛在老师的眼神上。唐先生坚毅的目光，令大家确信他一笔一画在黑板上推导的那些公式就是几个世纪以来, 前辈科学家努力探究的物理化学的原理，更使我们难忘的是在提到伟大物理学家玻耳兹曼时，先生灼灼有神的目光流露出敬仰和遗憾，多年以后我才理解。这位为热力学第二定律立下了汗马功劳的伟大的唯物论者，曾在“原子论”与“唯能论”的学术辨论中进行过勇敢激烈的争战，他一再受到沉重打击后，于1906年以自己的生命捍卫了真理。至今，那刻在墓志铭上的熵函数，陪着玻耳兹曼长眠在维也纳静静的绿草地。震撼人心的一个个科学家的伟业，就由唐先生的授课像涓涓流水一点一滴灌注到我们的心田。榜样一个一个树立在我们面前。为维护科学，实事求是，不计利害——唐先生就是这样传授知识，塑造着一代代的北大学子的品德。

1986年在北京香山饭店召开的国际小分子晶体结构会议

（左起第六位为Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin，她于1964年获得诺贝尔化学奖。第七位为唐有祺先生。余皆是唐先生的学生，包括教过我们的后排左起第一位徐筱杰老师和第四位周公度老师）

先生教诲 终身难忘

梁丽在大学担任科代表。记得有一次，她去老师宿舍交作业本。老师问：“有多少同学听懂了？”答：“差不多。”老师脸色一板，说道：“差不多是多少？你要告诉我是百分之多少的同学听懂……。”从此，梁丽记住了。当唐先生教我们时，就学乖了。遇到问起，就按百分数回答。那时唐先生的大眼晴总是笑眯眯地透过厚厚的眼镜片望着我，犹如慈父。这么一说，可不要以为唐先生总是这样子。我俩记得太清楚了。1975年初，生物物理所把523任务——测定青蒿素晶体和分子结构⁽³⁾指派给了梁丽所在的小分子研究组。这是分子量只有282的一个有机小分子，没有重原子，不可能用物理方法泡进，又不能用化学方法引进重原子而保证未知的分子结构不变。这对组内都是个挑战。大家分头钻到科学院图书馆查文献。那时，教学科研人员都在搞革命运动，院馆冷冷清清，廖无他人。大家又都是主学俄文，没人可问。梁丽抱着字典，翻阅英文的晶体学期刊（Acta Crystallography）。老天不负苦心人呀！几天下来，眼睛一亮，终于找到了一篇文章，报导了测定仅有碳、氢、氧和氮的已知的L-精氨酸结构的方法⁽⁴⁾，没有重原子，如获至宝！组里碰头会后，大家各自细读。文献是怎么做的呢？我如饥似渴白天黑夜逐字逐句地将英文文章翻成了不通顺的中文。还看不太懂，依靠在北大作论文的实践，和竺乃珏讨论，几经琢磨，才理出头绪。但这毕竟是老师没教过的，心中无底。有谁能给我答疑呢？唐先生，我们的老师。我俩骑上单车，直冲中关园，一口气跑上楼，敲了唐先生家门，张大夫开门，和蔼地让进屋。那时和许多老教授一样，停止了科研下工厂劳动刚回到学校不久的唐先生从内室出来，笑呵呵招呼坐下。我哪坐得下，一口气把我的任务、我的着急、我的设想都倒出来，激动得我的脸都发烧了……当我讲到我想用指定原点和几个结构因子的符号，推导出一系列衍射相角时，满指望唐先生会和我一样兴奋。不料一声大喝：“梁丽，你好大胆，竟想不用重原子就解决相角问题？”犹如当头一棒，我俩吓了一跳。梁丽喘口大气，轻声细语地把看到的卡尔夫妇（Isabella L Karle and J.Karle）做的步骤和用的公式细细背述一遍。唐先生仔细听着叙述，我们望着唐先生虽经历了下厂，数年中断了教学科研，可我们熟悉的眼神依然闪烁着智慧的火花，不时凝神发出深遂的光亮，似乎陷入了沉思。不难看出，根据他掌握的深厚的结晶学知识，唐先生很快捕捉到了这一新的领域。在送我俩出门时，他严肃地对梁丽说：这是一个新的苗头，看来晶体学要有个巨大的变化，你要紧跟他们的文献，用你们的那个青蒿素验证一下这个方法的可行性。

拜访了唐先生，我明白了这是一个机会也是一个责任。遵照唐先生要潜心研究新方法^（5）的嘱咐，通过几个月的努力钻研和试算^（6)，我们终于得到了分子结构的初步结果，经梁晓天先生肯定，随后在朱秀昌先生帮助下，发现了这是一个新型的倍半帖内酯^（7），实现了我国第一个应用直接法解出不含重原子的晶体结构。

在老先生们的鼓励和帮助下，我们一鼓作气拿下了结构的最小二乘修正^（8）和利用反常散射测定绝对构型的两个方法，进而成功地测定了具有生物活性的青蒿素的分子构型^（9）。

图1.a

图1.b, 该文收录在Chemical Abstracts 93, 1980, 71991e。

梁丽执笔以生物物理研究所青嵩协作组署名的两文，分别发表1979年中国科学（见图1.a）和1980年Scientia Sinica （图1.b），都如实地反映了唐有祺、梁晓天和朱秀昌等三位老先生在测定青蒿素结构中不可磨灭的作用。

正如Science（科学)1985年专文评述中指出，“The structure of QHS, as well as its relative configuration, was determined unambiguously by x-ray diffraction. Its absolute configuration has also been ascertained（青蒿素的相对构型，毫无疑问地是为X射线衍射测定的。它的绝对构型也是为X射线衍射确立的）”⁽¹⁰⁾。该工作获得1978年国家发明二等奖。现在回忆^（11）起来，这正是唐先生教导的用基础理论解决实际问题的一个很好例子。

图2

2017年梁丽于纪念青蒿素工作五十周年时，再次在“青蒿素分子和立体结构测定的历史回顾”中，由衷地感谢三位老先生在此工作中的指导（见图2）。唐有祺等老一辈科学家们治学严谨，做人低调，永远是我们学习的榜样。

立足国内 走向世界

1978年，春雷滚滚，中国终于迎来了科学的春天。唐先生那一颗发展祖国科学的心激动不已。借助这大好形势，受国家委托，组建了中国晶体学会。五月份即向国际晶体学协会（International Union of Crystallography， IUCr）提交了加入的申请。八月份，时任首屈中国晶体学主席的唐先生率团参加了1978年在波兰华沙举办的第11届国际晶体学大会（Eleventh Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography August 3-August 12, 1978 Warsaw, Poland）^（12），受到热烈欢迎，正式加入这个国际大家庭，从此引领中国晶体学走向了国际舞台。

同时，唐先生积极配合中国科学院和高教部选拔派遣中青年业务骨干到国外访问进修。那时，晶体学界的直接法日趋成熟，除了蓬勃地向生物大分子晶体学发展外，唐先生注意到，自60年代起，以弗雷德·赫希菲尔德（Fred Hirschfeld）为首的晶体学家以X-射线衍射为工具开始了对晶体电荷密度的研究。在1978年，尼尔斯·汉森和菲利普·柯本斯（Niels Hansen and Philip Coppens发表了多极密度函数 (Multipole Density Formalism) ）^（13），标志着对化学键研究日趋成熟。时逢科学院拟派竺乃珏出国进修，唐先生当即推荐他到柯本斯（Philip Coppens）的实验室进修这新方向。

在大力发展科技进程中，科学院化学所订购了国际上一流的四圆衍射仪。竺乃珏回国后，应用学得的知识，立即着手安装仪器和调试国带回的计算机程序，加快了创建实验室的步伐。同时，他向唐先生介绍了国外研究x-射线电荷密度在化学健（Charge Density) ^（14）方面取得的进展。唐先生不仅详细地询问了各个多级函数的数理概念，而且还详细地了解了柯本斯实验室在低温下X射线精准衍射数据的收集和应用同步辐射光源的实验细节，并责成在吉林即将召开的全国化学年会上介绍国外晶体学在这方面研究的新动向，报告了国外应用x射线实验数据开展了对晶体电荷密度分布的研究⁽¹⁵⁾并在化学键方面取得了一定的成果。

限于80年代初科研经费，尚不足负担日以继夜的液氮来维持在−195.79°C低温下的X射线实验条件。由于衍射强度数据不精准，达不到预期效果。但是我们深信不疑，唐先生指出的这个新分支，在中国已播下了种子。在今天强盛的经济实力的基础上，提供低温衍射实验不成问题，更有了2010年国家建成的上海同步辐射光源提供极高强度的X光源，一定会开展电荷密度和化学键的研究，探讨结构和功能，开发出更多的类似于多氧钛酸纳米粒子（Polyoxotitanate Nanoclusters)的新材料。唐先生的预见定会实现。

我们深感唐先生在关心生物大分子的同时，对于晶体学方方面面的新动向都非常的敏锐。

科学在发展 探索无止境

唐先生带着我们走过晶体学飞跃发展的这六十年。从劳埃相机到魏森堡相机到衍射仪收集衍射数据；电子密度图从借助拉利普森纸条（Beevers-Lipson strips）加古老的算盘的手工计算，到计算机计祘Fourier电子云密度；从纸带穿孔到一张张卡片，到笨重的磁带一直到先进的数字计算机运用现代的程序快速解决结构；从生物活性小分子结构到蛋白质结构；从晶体中分子堆积，到精细研究化学成健的理论寻找发现新材料。

唐先生在中国开辟了X射线晶体学，这使中国科学迈开了前进的一步。目前有许多研究课题等待去完成。我们期望更多的辐射类型可用于我国晶体衍射实验，如先进的X射线自由电子激光 ⁽¹⁶⁾（XFELs），这是第一个能够产生相干、超明亮、可调激光脉冲的新型X射线光源。随着Angstrom（10-10 m）波长和femnosecond（10-15second）脉冲持续时间，可提供研究原子尺度上的物质结构和动力学，它们将推动物理学、化学、材料科学、生物学和生命科学等众多的前沿科学领域。在未来，我们仍要去找到更好的方法来解决大分子相位问题；还需要了解更多的分子的电荷密度分布，因为这些控制着它们的化学行为。柯本斯开创的以x, y, z, time来表达的具有时间分辨的晶体学（time-resolved X-ray crystallography) 追踪晶态下可能发生的动态反应，用于探索生物调节机制和开发新材料。我们还希望能更有效地得到结合在生物膜上的而不是在水溶液中的量少且重要的生化分子的晶体，去继续帮助解决生化和医疗问题。并非所有物质都是结晶的，我们现在有足够的知识来能够解决非纯晶体材料，甚而不是晶体材料。我们的知识领域亟待扩大。

竺乃珏、梁丽于2017年5月31日探望唐先生的合影

唐先生带领我们这几代学生走在我国科学发展的道路上，从年轻跃跃欲试的毕业生到我们已成了头发花白的归田翁。十年树木，百年树人。新科技一浪更比一浪高。面对鼓舞人心的课题，祝年轻一代探索成功。

今谨以此文，感念师恩，庆祝先生百岁诞辰。（作者为中国科学院化学研究所竺乃珏、中国科学院生物物理研究所梁丽）

参考文献

(1) 唐有祺，2012《对称性原理》, ISDN 978-7-03-027346-8

(2) 唐有祺，2012《统计力学及其在物理化学中的应用》, ISDN 978-7-03-027349-5

(3) 李幼华，2019-08-23，“一段鲜为人知的往事” http://www.lt.cas.cn/zzfc/zpxs/sw/201908/t20190823_4711237.html

(4) Isabella L Karle and J. Karle, 1964，” An Application of the Symbolic Addition Method to the Structure of L-Arginine Dihydrate”,Acta Crystallography, 17, 835

(5). Karle, J. and Hauptman, H., 1956, “Theory of Phase Determination for the Four Types of Non-Centrosymmetric Space Groups 1P222, 2P22, 3P12, 3P22”, Acta Crystallography, 9, 635.

(6) Ming Li, 2011, “Behind the Artemisinin, efforts and persistence from numerous scientists”, Protein Cell, 2(11): 862-863，DOI 10,1007/s13238-011-1131-1

(7) 青蒿素结构研究协作组, 1977, “一种新型倍半萜内酯——青蒿素”, 科学通报, 22(3): 142

(Chemical Abstracts 87, 98788g,)

(8) 梁丽，董贻诚，林政烱，1979, “晶体结构修正的最小二乘方法”, 化学通报，3:23-25

(9) 中国科学院生物物理研究所青蒿素协作组, 1979, “青蒿素的晶体结构及其绝对构型”, 中国科学, (11):1114-1128

Qinghaosu Research Group of Institute of Biophysics, 1980 “Crystal Structure and Absolute Configuration of QIMGHAOSU”, Scientia Sinica, 23 (3): 380-396

(Chemical Abstracts 93, 1980, 71991e,)

(10）Klayman D L., 1985, “Qinghaosu (artemisinin): an antimalarial drug from China”,Science, 228(4703): 1049-1055

(11）梁丽，2017，“青蒿素分子和立体结构测定的历史回顾”, 生物化学与生物物理进展， 44（1）6-16 DOI: 10.1647/j.pibb.2016.0166

编者按(王海群责任编辑),2017,“纪念青蒿素立体结构首报 40 周年”, 生物化学与生物物理进展(Progress in Biochemistry and Biophysics) 2017, 44(1): 5,DOI: 10.1647/j.pibb.2016.0166

中国生物物理学会(孟凡霞执笔) , 1/23/17，“蒿素分子结构测定40周年:听亲历者讲那过去的事情” 原载微信公号《中国生物物理学会》page 1-11.

黎润红略有修订, 8/10/17,“蒿素分子结构测定40周年: 听亲历者讲那过去的事情” 获权转载《科学春秋》

(12）IUCr, 1979,“ International Union of Crystallography Eleventh General Assembly and International Congress of Crystallography Warsaw, Poland, 3-12 August 1978”, Acta Cryst. A35, 1021-1067

(13）Coppens, P.; Hansen, N. K., 1978,"Testing aspherical atom refinements on small-molecule data sets". Acta Crystallography, A34 (6): 909–921. Bibcode:1978AcCrA..34..909H. doi:10.1107/S0567739478001886

(14) PhilipCoppens, 1997, 《 X-Ray Charge Densities and Chemical Bonding》, ISBN 10: 0195098234, Series:

International Union of Crystallography Texts on Crystallography, No 4

(15). Philip Coppens, Liang Li, Nai Jui Zhu, 1983. “Electronic ground state of iron(II) phthalocyanine as determined from accurate diffraction data” Journal of the American Chemical Society, 105,19,6173-6174

Publication Date (Print): September 1, 1983

DOI: 10.1021/ja00357a046

(16). Sebastien Boutet, Petra Fromme, Mark S. Hunter Editors, 2019 《X-ray Free Electron Lasers A Revolution in Structural Biology》, ISBN: 303000550X, ISBN13L 9783030005504

Claudio Pellegrini, UCLA, and Joachim Stöhr , SSRL, “X-Ray Free Electron Lasers: Principles, Properties and Applications”， https://www-ssrl.slac.stanford.edu/stohr/xfels.pdf

专题链接：庆祝唐有祺先生百岁华诞