【圖文由“中國科學家”（ID：Chinses_Scientises）公眾號原創，轉發請申請授權。】
2020年10月8日，我國著名物理化學家、中國計算化學的奠基人、中國科學院院士、北京師範大學化學學院教授劉若莊在北京逝世，享年95歲。
劉若莊閱讀期刊
他曾對科學時報（現中國科學報）寄語“己欲立而立人，己欲達而達人”，而他一生都在安守平淡，嚴謹治學，為中國應用量子化學研究奉獻，為國家培養骨幹人才。
如今先生已逝，精神長存。
年少清苦，曲折完成求學路
1925年5月25日，劉若莊出生於北京一個書香世家。當時，家道中落，一家人生活十分清苦，一度需要借款維持生活。這也使劉若莊較早養成了質樸、篤實的品質和作風。
受父親“無一日不讀書”文人情懷的潛移默化和母親嚴厲的教育影響，劉若莊培養並保持著閱讀的習慣，讀書成為他生命中不可分割的一部分，也是他日後開展科研工作的有力後盾。同時，父母誠實做人、認真做事的精神更讓劉若莊印象深刻，成為其做人的畢生追求。
他上中學時，正值抗日烽火燃遍華夏大地。受戰事影響，劉若莊六次易校，輾轉求學，堅持完成初高中學業。1943年，他放棄保送機會，憑藉優異的成績考入私立北平輔仁大學化學系。
1947年，劉若莊考入國立北京大學理科研究所化學部攻讀研究生學位，師從號稱北大“三大民主教授”之一的袁翰青教授。這期間，他學會了最基本但很重要的一項能力——查找文獻，為今後的實際科學研究奠定了基礎。1950年尚未碩士畢業的劉若莊留校工作，成為了物理化學家唐敖慶教授的助教，從此開始了教學和科研之路。
教學相長，理實結合
1927年，量子化學的誕生開啟了探索微觀化學世界之門。但直到50年代末，量子化學還處於理論發展階段，並且我國關於它的一切還停留在淺表性研究。
劉若莊在跟隨唐敖慶教授進行科學研究時，逐漸將注意力放在化學反應的理論應用上，並形成將已有理論應用於實際例子以說明或解決問題的科研思路。這也為中國量子化學的發展開創了一個新的方向，即應用量子化學。
劉若莊與唐敖慶等人合影（左起：鄢國森、鄧從豪、唐敖慶、徐光憲、劉若莊）
1951年，劉若莊被聘請到輔仁大學任教。因1952年全國高校院系調整，他隨輔仁大學化學系一同併入北京師範大學。
當時北京師範大學還處於重教學、輕科研的狀態，劉若莊以超前的認識和獨到的見解，不斷向領導提出建議。他認為科研與教學是相輔相成的，高校任課老師必須要有科學研究，在與同行交流中瞭解先進理論，在科研中掌握實踐技能，提高教學能力。
1955年，劉若莊重新拾起因繁重教學而被擱置的真正的科學研究。受L. C. Pauling的《化學鍵的本質》一書及唐敖慶教授的文章啟發，他開始研究“水分子間氫鍵的鍵能”課題。
氫鍵，是氫原子同時和兩個電負性較大的原子如氮、氧、硫結合形成的相互作用。這種相互作用廣泛存在於有機體系和生物體系，是深入理解化學反應和生命現象及過程的不可忽略的基本科學問題。
劉若莊將化學鍵作用能的近似計算公式和理論方法應用計算氫鍵鍵作用，以量子力學原理出發得到水分子模型，計算水分子中氫鍵的鍵能，從而說明了形成氫鍵的主要作用力。這種創造性地利用電子雲的概念解釋氫鍵本質的方法遠優於當時國際上流行的點電荷模型。這也意味著劉若莊在獨立學術研究道路上邁出了重要的一步。
劉若莊
隨後劉若莊又對氫鍵進行了其他方面研究。
60年代初期，他帶領學生研究紫外吸收光譜，通過對比其他形成氫鍵的體系的實驗現象，證實異丁基異腈、異丙基異腈與萘酚之間可以形成氫鍵，並且從量子化學角度，採用電子配對法，對異腈與羥基形成氫鍵的共價成鍵作用的大小以及離位能進行計算，從理論上說明異腈與羥基之間能夠形成氫鍵。
這項工作被錄入1965年“全國科學技術研究成果”中。劉若莊的理論與實驗相結合的科研思路不僅走通了，走得還分外順利。這在60年代前後，無疑是超前的。
劉若莊授課
借改革春風開始系統量化研究
1974年，劉若莊與北京師範大學其他學科同仁組成了量子力學小組，以多學科結合形式開展對量子力學的研究、探討。他們用量子化學方法研究離子注入機理的工作成果，後獲得1978年科學大會獎。
量子力學小組合影（右起：劉若莊、沈小峰、嚴士健、方福康）
1978年，劉若莊和同事一起創辦了量子化學研究室（2005年與物理化學教研室合併，更名為理論與物理化學研究所），並開始研究生培養。面對著師資力量和硬件設備的嚴重缺乏，他與同事通過自力更生和爭取外部資源，解決一個個困難。
缺少合適的教材，他們就自己根據課程安排編寫；缺乏重要課程的老師，他們就請校內和兄弟院校的知名老師前來訪問講學，為學生傳授先進的知識。這使得量子化學研究室一開始就以高起點開展教學和科研工作，在研究室教學中也逐漸形成了理論與實踐相結合、佔領學術制高點的人才培養模式。
劉若莊、馮文林等與1978級研究生（前排左起：金俗謙、劉若莊、馮文林、李宗和；後排左起：蘇樹軍、鄭世鈞、
為了實現創新和突破，他最先嚐試將能量分解方案發展用於分析反應過程中過渡態和中間體各組分間的作用本質，並且完成了贗勢能量分解方案和能量梯度法。
“贗勢”顧名思義，是一種假想的位勢，是為了簡化計算而發展起來的一種經驗方法。一般認為，原子之間的相互作用是由原子的價層電子決定的，而內層電子的貢獻很小甚至可以忽略，因此，在研究體系的狀態變化時，只考慮價層電子的運動狀態變化就足夠了，而內層電子的運動可以近似地用事先擬合好假想的勢函數表示。
1984年，他提出新的贗勢能量分解方案和贗勢能量梯度法，創造性地採用贗勢從頭算法，來代替日本著名量子化學家Morokuma的能量分解方案中的全電子從頭算法，得到了一種以贗勢從頭算為基礎的變分能量分解方案，從而使含重原子的化學反應機理的研究得以實現。這項工作在1987年讓劉若莊榮獲國家教委科技進步獎二等獎。
劉若莊單人照
挑戰新難題，開展光化學研究
不滿足於平淡的重複性工作，喜歡不斷挑戰新的難題的劉若莊保持著對未知世界的好奇和探索精神，開始向光化學領域的奮進。
他與學生方維海在研究丙烯醛的光解離反應機理時，發現當前結論雖可以研究清楚基態和激發態的兩條反應途徑，但已有結果無法解釋反應如何回到三重態。不滿足於當前成就的他們花費大量時間深入研究，最終得到了一個新發現，即廣為接受的不交叉規則對於多原子體系來說具有侷限性，認為含三個或以上原子的體系，原理上勢能面之間是可能交叉的。
經過實驗技術的改善，這個發現已被證實。他們還總結出研究光化學反應的有效途徑之一是將ROHF和MRCI相結合，並創造性地將反應途徑方法用於研究激發態反應的全過程。
1998年，劉若莊與得意門生方維海再度攜手合作，繼續光化學反應研究。在他們科研成果的推動下，北京師範大學化學系成為國內理論光化學領域的一面旗幟，在國際上享有盛譽。
1999年，劉若莊當選為中國科學院院士，十幾年後，他的學生方維海也當選為中國科學院院士。
劉若莊與學生方維海等人【前排：黃元河（左一）、劉若莊（左三）、方維海（左四）、陳光巨（左五）；後左起
2003年，他們的成果“勢能面交叉與光化學反應的基礎理論研究”榮獲教育部自然科學獎一等獎。這項工作結合計算機技術，解決了系列有機分子光化學反應的詳細機理問題，應用和發展了量子化學的理論方法。
推動國際科研交流和人才培養
做學問不能固步自封，拓寬國際視野十分重要。這是劉若莊清醒的認識。自1979年開始，他就多次參加國際學術會議，並且和國內同行積極籌備中日雙邊理論化學討論會，多舉措推動中國與國際理論化學同行的全面、深入交流。
與此同時，長年教書育人的劉若莊深知“授人以魚不如授人以漁”。在科教過程中，他十分重視學生“舉一反三”思維的培養。他在給學生講授薛定諤方程時，會介紹薛定諤的思想方法、方程提出時所處的量子力學創立背景及其對物理和相關學科的深遠影響，潛移默化地幫助學生樹立聯繫與發展的觀點，培養他們辯證地看待世界的習慣。
劉若莊指導學生
劉若莊還積極將自己所學所感與他人分享，以推動知識的普及。為了讓更多人能系統地瞭解量子化學，1977年他在著名期刊《化學通報》上連續發表兩篇文章，並在1983年根據教學體會編著《量子化學基礎》，向人們系統介紹量子化學的發展及理論應用。
1984年，受教育部委託，劉若莊利開設“量子化學基礎計算講習班”和 “物質結構助教進修班”，講授量子化學相關知識和科研成果，培養國內訪問學者。
劉若莊對於學術的態度一直都是認真而嚴謹的。他在研讀文獻的時候，一定會對文獻裡現成的公式重新推導一遍，直到完全研究明白。
常年高負荷工作導致本就身體不好的劉若莊眼睛受到嚴重損害。雖然晚年，他無法再親力親為參與科研，但是一生專注科研的學者依然在用自己的餘熱為中國的科研發展獻計獻策。
如今，先生已逝，但他的精神將永遠激勵著後輩學子奮鬥前行，獻身科研，為祖國的發展貢獻力量。
文：採集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考文獻：
1.《劉若莊院士學術成長研究報告》，老科學家學術成長資料採集工程
2.《紀念唐敖慶》，吉林大學出版社
3.《劉若莊院士大事年表》，老科學家學術成長資料採集工程
4.本文圖片來源老科學家學術成長資料採集工程
