震撼與思索：白川英樹獲獎歷程回顧

歐陽鍾燦

2000年10月10日，瑞典皇家科學院授予美國化學家麥克迪爾米德（A. G. MacDiamid）、美國物理學家黑格（A. J. Heeger）和日本材料科學家白川英樹（H. Shirakawa）2000年諾貝爾化學獎，以表彰他們開創了新的研究領域——導電聚合物。

當筆者於2000年12月到日本東京工業大學——白川長期學習與工作過的母校進行合作研究時，刻意追蹤白川從曲折艱難到終至成功的成長曆程。下面“道聽途說”的故事及依據新聞資料所得體會，對我國從科技管理工作者到一般科技工作者當前熱烈討論和焦慮的問題——我國何時能摘取自然科學領域的諾貝爾獎桂冠，提供一點“他山之石”

白川之前的五位日本獲獎者

眾所周知，自然科學領域的諾貝爾獎是國際上公認的最高獎項。因此，一個國家的獲獎人數從一個方面反映着這個國家的科技發展水平。迄今為止，已有六位華人獲得諾貝爾自然科學獎，但以中國藉登錄的只有兩人，即李政道、楊振寧。在白川之前，日本有五位科學家獲獎，他們都是以日本國藉問鼎諾貝爾獎。

獲1949年物理學獎的湯川秀澍與獲1965年物理學獎的朝永振一郎，接受的培養和訓練，以及獲獎的工作都是在日本本土完成的。這是因為日本明治維新後，國民從哲學上認識到，基礎研究對根本改造日本封建經濟體系，以從源頭和動力方面跟上西方資本主義日漸發達的科技水平的重要性。據介紹，即使在日美交惡的二戰時期，軍方還是用潛水艇運回西方出版的《物理評論》等重要學術刊物，以供本土學者研究之用。

戰後，日本由於過分強調經濟，在汽車製造、半導體生產領域曾經超過美國，但對基礎研究的支持則日漸式微。因此，第三個獲獎者，1973年物理學獎得主江崎的獲獎工作主要在美國完成。不過，他一直保持日本國藉並於1980年代後返回日本服務。第四個獲獎者，1981年化學獎得主福井謙一的經歷，則開始顯露日本學術氛圍對原始創新性基礎研究的阻礙作用。

福井於二戰結束當年從日本京都大學畢業。1950年代，當他開始獨自發展化學反應的量子分子軌道理論時，並未受到重視。他的一些同事和上司對其不熱心應用化學研究，又“狂妄”地要創立新的化學基礎理論頗有微詞。等到1960年代歐美化學界大量引用他的論文後，日本學界才開始承認他的工作。福井的成功得益於物理學與化學兩個學科碰撞所產生的火花。他曾在獲獎後不無慶幸地說：“如果我過早迷上化學實驗，肯定不會鑽研物理學理論，也就不會獲得諾貝爾獎了。”

第五位獲獎者利根川進1963年畢業於京都大學。大四時，他因聆聽法國學者雅各布（1965年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者）演講分子遺傳學的“信使核糖酸”及“操縱子”學說而深受鼓舞，立志研究分子生物學。這種遠大志向和剛強不妥協的個性，與日本長期以服從為第一的“團隊”或“公司”精神格格不入。他的老師，京大病毒所渡邊格教授認為他的個性太強，不善處世，非常不適合留在以協調為主的日本研究單位。因此，他畢業不久即赴美國、歐洲從事抗體變異性遺傳原理的實驗研究，在瑞士巴塞爾免疫所一呆十年。他於1976年發表在《美國國家科學院院刊》的一篇論文“製造多樣性抗體的遺傳性原理”，而奠定其獨得1987年生理學或醫學獎的開創性工作。得知白川獲獎後，利根川進曾對報界發表感想說，對在自己得獎後長達13年的時間裡，日本與諾貝爾獎無緣深感憂慮，認為日本若要增加諾貝爾獎得主，必需對其長期不變的研究、教育體制進行改革。

1994年夏季，筆者曾到德國林島出席諾貝爾物理學獎得主的演講會。這次會議上，1973年物理學獎得主江崎教授曾以“發現的動力學”為題介紹其獲獎感受。他也是不滿日本的研究環境而“流動”到美國。沒有那次流動，他就不會出自要把量子力學習題——粒子在一維勢壘的隧穿變成現實的“異想天開”而發明江崎二極管。

白川這次得獎確實給日漸失去自信心的日本學術界注入一支強心劑。因此，代表官方對科學研究資助管理的經濟產業省技術審議官增田優先生，在2001年1月號的日刊《高分子》以“祝賀與感謝”為題，發表感慨：“對於時下喪失自信與迷失方向的日本現況，在對白川獲獎祝賀的同時，更應加倍對其獲獎引起社會變革的鼓舞表達深深的謝意。”

當了十三年助手作出諾貝爾獎的發現

白川英樹1936年出生於東京，小學與中學是在日本中部一個群山環抱有着優美自然環境，號稱“小京都”的高山市度過。少年時代在對礦石收音機、昆蟲採集及園藝的愛好中形成他對科學的熱愛。白川獲獎後在接受《朝日新聞》的採訪中，不無憂慮地批評現時日本小學生追崇壘球明星而脫離科學愛好的傾向。據白川回憶，小學身近自然的興味，中學理科教師的諄諄教導，對他選擇基礎研究的人生志向有很大影響。

1961年白川從東京工大化學工學系畢業，即升入高分子化學系攻讀研究生，於1966年獲得博士學位後，被東工大化學研究所高分子材料部門著名的神原周教授聘為助手，與神原教授的另一位助手，現東北大學名譽教授旗野一道步入聚乙炔的研究。神原周是一位有卓越貢獻的高分子材料學家，現在各大百貨商場步行電梯中耐磨傳送帶所使用的高分子合成材料就來自於他的發現。但由於日本國立大學硬性的退休制度，在白川當助手的第二年，神原即“退官”離校，白川開始無老闆教授照應的艱難歷程。從1966年至1979年，他一直得不到提升，在日本高校職級最低的一級“教官”——助手名分上一呆13年，最後於1979年被迫離開東工大到筑波大學材料系應聘副教授。

白川與諾貝爾化學獎的緣分開始於他在1971年一次“錯誤”中的偶然發現。當時，他負責指導一批韓國留學生進行聚乙炔合成實驗。聚乙炔作為結構最簡單的一維共軛聚合物，從1950年代有機半導體研究發端時即受到高分子材料學家的重視，但長期無法取得進展。其根本原因是當時合成出來的聚乙炔都是結構不明的不溶也不熔的粉末，材料重複性不好，不可能有重要應用。大概是語言交流的問題，白川指導的韓國留學生把指定的催化劑，齊格勒－納塔觸媒（Ti(OBu)4－Et3Al）的用量“錯誤”地提高上千倍，結果誕生出具有銀色光澤的聚乙炔薄膜，突破合成高結晶度聚乙炔的難關，所得到的輕密度（0.4克/厘米3）結構，為日後進行摻雜提高電導率提供了極好的基礎。

這個發現在1971年日本高分子學會發表後，並未受到日本學界的重視。這種現象暴露出日本學界崇洋的弊端，在日本科技界已不是首次。1996年諾貝爾化學獎——C60的發現授予英美學者就是其中一例。最早在理論上構造出C60球狀分子結構的是日本學者大官先生，這一理論發現發表在日文的教科書中。但日本化學界（主要是實驗方面）無人重視跟進，因此只好與諾貝爾獎擦肩而過。

幸運的是，1976年麥克迪爾米德在京都大學作客座教授回國前夕，曾到東工大訪問演講。白川向麥氏展示了自己合成的聚乙炔薄膜，受到麥氏刮目相待並邀請他到美國賓夕法尼亞大學合作研究。從1976年到1977年，白川即加入該大學由物理系教授黑格及化學系教授麥克迪爾米德領導的跨學科研究小組，開始將半導體性聚乙炔經電子受體摻雜改性為具有金屬電導聚合物的研究。白川負責高性能適於摻雜聚乙炔薄膜的合成（現在公稱為“白川合成法”）研究；黑格的學生，來自我國台灣的錢(C.K.Chiang)先生則負責摻雜實驗材料的電氣測試。

這位錢先生也參加了2000年12月在瑞典斯德哥爾摩舉行的諾貝爾獎授獎典禮。據日本《朝日新聞》12月30日報道，白川與錢先生在瑞典相遇時非常激動，他們回憶了在賓大地下實驗室日日夜夜的無數次失敗。有一天，當他們把一滴適量的溴加入實驗用聚乙炔材料時，電流表上限值成百萬倍提高，打壞了錶針。在忙亂地更換電壓表之後，他們終於發現電導率被提高了1012倍（約為103西/厘米），實現了第一個全有機的導電聚合物的合成。這一研究成果以兩篇短論文於1977年同時發表在化學與物理學的權威雜誌[1,2]上，由此開創了導電聚合物新的研究領域。從兩篇論文的作者排序來看，白川獲獎當之無愧，兩位老闆也名至實歸；可惜的是，由於諾貝爾評獎委員會的規定——合作得獎者不超過三名，我國台灣的錢先生錯過了為華人學界再添一星的機會。

白川從美國留學歸來，即離開東工大到筑波大學研究液晶材料及其他導電聚合物。他以專致的實驗研究，徹夜的苦幹（被同事稱為“白川流”的實驗風格），在學術上繼續有重大建樹，於1982年升任教授，1983年被授予高分子學會獎。據原日本學術會（會員相當於其他國家的科學院院士，但有任期限制）第16期第5部長，原高分子學會理事長內田盛也回憶，這是高分子學會第一次給日本本土人士授獎。在授獎儀式上，白川的老師神原周教授說：“白川君的工作是獲諾貝爾獎的工作。”在1983年發表的《新春隨想（5）》中，神原周對他的兩個學生，池田朔次（當時已病故）與白川英樹發表在1979年4月號《化學與工業》上的文章“有機高分子導電體：聚乙炔及其誘導體”評價極高，真是知生莫如師。令人惋惜的是，神原先生於1999年去世，要是再多活一年，看到自己的預言變為現實，那該是多麼欣慰的事。

白川是東工大畢業生中首位獲諾貝爾獎的，這在東工大引起的震動可想而知。2000年10月26日，東工大的正副校長內藤和相澤，率校系領導特地到白川家中祝賀，並贈送一個黑松盆景。12月21日，東工大全體教授每人交一萬日元，以盛大慶宴為白川夫婦正式祝賀，並在百年紀念館設永久紀念角，其中陳列有白川在資源所（一座陳舊的四層小樓，日本稱霸世界的液晶顯示技術與此樓有關）合成出聚乙炔薄膜的原有設備，可謂極盡崇敬之意。毋庸諱言，校領導乃至教授們，對作出重大貢獻的助手未能給予副教授職位的歷史，心情是十分複雜的。但這並不是說學校高層不重視人才。

1997年12月底，內藤校長在百人紀念館設宴招待外國留學生與訪問教授，筆者就親聆他對日本長期以來缺少原創性人才的憂慮。他在講話中特別推崇由於發明光纖，當時剛獲得京都獎（日本最高獎金獎）的華人科學家高昆。聯想到白川在東工大的際遇，真應了中國的俗語：牆內開花牆外香。這種忽視自己培養的人才的教訓是有普遍性的。

在基礎研究中，“有心栽花花不開，無心插柳柳成蔭”不是單一現象。形成這種現象的原因，一方面來自基礎研究的不確定性和非共識性，更主要的是來自對人才評價的保守機制。日本高校任用教官的制度中，雖然規定要公開招聘，但操作起來完全決定於講座教授本人。因為是否聘用，取決於一票否決制的系教授會。因此，為自己將來“任人唯親”的方便，教授們都樂於投人情票。沒有老師照應的助手，就如同斷奶的孤兒。白川苦幹13年助手的原因就與此制度有關。而同樣尷尬的是，白川於2000年4月按日本國立大學規定（63歲）從筑波大學退休，5月其辦公室與實驗室即被清理一淨。因此，當10月宣布白川獲諾貝爾化學獎時，據說想再找回這些實驗室物品，都找不到了。

前文提到過的內田盛也在2001年1月號的《高分子》上發表文章指出，白川氏的人格與日本的教育理念有很大的衝突，與日本重實業的勛賞制度也相當不合拍。事實上，白川的遭遇在日本並非首例。1994年諾貝爾文學獎得主大江健三郎，就曾因類似遭遇拒絕領受再為他頒發的政府獎。白川倒比較大度，他接受了日本政府2000年頒發的文化勳章與文化功勞獎，在2001年元旦與一位名作家共同出席日本政府電視台（NHK）長時間的現場直播演講。白川的筑波大學同事赤木和夫教授以“善良的人生與偉大的人生”為題（同上述《高分子》雜誌）稱讚他是一個“溫厚，謙虛，真摯，高尚，正直……”的大好人。正是自身具有這麼多優良素質，使他能在不利的環境、複雜的人際關係中，嚴謹治學，堅持自己的信念，耐得住寂莫，不顧周遭人士的一時不理解，毫不動搖地走自己的路，直至最後取得成功。白川的成就對渴望成才的年輕人是一個學習的榜樣。

原創是諾貝爾獎的靈魂，成功有賴於團隊精神

為什麼諾貝爾化學獎會授予白川及其合作者？在諾貝爾基金會每年發給成百上千位世界各地科學家的統一推薦表格中，第一欄是用一行簡潔文字敘述推薦理由。2000年化學獎獲獎理由是“在導電聚合物發展中的開創性貢獻”。為什麼他們的工作是開創性的？

日本學術會議第5部會員，前日本高分子學會會長，東工大名譽教授安部明廣著文給予了精闢論述（同前述《高分子》雜誌）。安部首先引用因首次合成核苷酸單體而獲1957年諾貝爾化學獎的英國生化學家托德（A.R.Todd）於1980年接受《化工新聞》記者採訪的一段話：“什麼是化學對社會的最大貢獻？我認為聚合物是化學對現代社會、對我們日常生活有最大影響的最大貢獻。如果沒有化纖，沒有塑料，沒有合成橡膠，我們的世界將完全是另一個樣子。如果沒有絕緣物，也就談不上有電子學，而所有這些都歸結到聚合物。”

按安部的話來說，托德發表上述言論時，聚合物按傳統共識就是絕緣體。雖然在聚合物發展研究中已有施陶丁格（H.Staudinger，提出高分子聚合原理和結構理論）、齊格勒與納塔（H.Ziegler and G.Natta，分別研究聚乙烯、聚丙烯的結構和催化合成）和弗洛里（P.J.Flory，進行大分子物理化學理論研究）分別於1953年、1963年和1974年獲諾貝爾化學獎，但白川等三人的研究打破了聚合物只是絕緣體的限制，使高分子聚合物的研究擴大到半導體與導體，大大開拓了聚合物新結構、新性質的研究領域。概念上的突破、性質上的突破與領域上的突破，是白川等人成就的原始創新性特點，白川的老師神原周1983年預言其工作是諾貝爾獎獲獎工作的出發點也在於此。

1991年由諾貝爾化學獎評選委員會主席蘭拜（B.Ranby）教授在瑞典主持召開的導電聚合物諾貝爾基金研討會，則是白川等人將獲諾貝爾獎的最大先兆。在這個小型會議上，蘭拜的特別演講對白川、麥克迪爾米德與黑格（三人都應邀出席）1977年10月發表在《物理評論快報》的論文的獨創性大加讚賞，但也中肯地指出，由於導電聚合物還缺少實際應用，因此暫時還不能授予諾貝爾獎。會後，為了促成白川早日獲獎，日本產業界加大導電聚合物應用技術開發研究，在高頻電容、可充放電池、聚合物電致發光顯示（EL）方面取得進展，並在世紀之交均達到產業化生產。按內田盛也前述文章的話，導電聚合物技術開發是“產、學、官（即政府）”共同推進的結果，而且他們十幾年來都在期待着日本學者在該領域獲諾貝爾獎這一天的到來。

1994年，日本高分子學會把高分子功績獎授予高分子科學泰斗蘭拜教授，這也算是日本高分子學界爭取白川獲諾貝爾獎的一份努力，而蘭拜教授則在2000年諾貝爾化學獎公布的次日急逝。不過，他比1999年去世的神原周幸運。

雖然白川在東工大的際遇不盡如人意，但政府對他的研究還是相當支持。在2001年1月號《高分子》雜誌上著文的另一位經濟產業省官員西出徹雄指出，1981年日本通產省創設的“新一代產業基礎技術開發規劃”中，最早立項的12個重點項目就包括有“導電高分子”，白川是該研究促進委員會的核心人物。在創立階段，日本各大化工公司，如東風、帝人、旭化成、三菱化成、住友化學等，還在東銀座開設高分子應用技術研究聯合事務所，每周一次（每年超過百次），各公司代表出席聚會，交流開發計劃的立項與進展情況，中午也是在手捧盒飯，邊吃邊討論中度過的。因此，白川的獲獎對產業界十幾年來的努力也是很大慰藉。一句話，白川的獲獎與日本傳統的協調、團隊精神有很大的關係。

諾貝爾獎從1901年開始頒發，到今年已有100年歷史。由於諾貝爾獎評選委員會始終堅持諾貝爾本人遺囑的基本精神——公正、科學技術的最高水準，因此獲獎者的成就為其所在國家引以為豪，獲獎者本人亦多被視為民族英雄，被邀請到各地進行演講。

在白川從瑞典受獎歸來不久，日本高分子學會與朝日新聞社在東京有樂町朝日大會堂曾召開隆重的白川英樹紀念演講會，白川以《我走過的路》為題發表了長篇演講，演講全文以同樣的題目收入朝日選書。

演講中，白川提出實驗重於論文的觀點。他認為，對科研工作的評價不應當以發表的論文數量為依據，而是要以其實際價值來論結果。他對當前片面追求論文數，一篇論文分作兩篇寫的壞作風進行了嚴厲抨擊，而提倡他在大學時代堅持的實驗第一的傳統。對於日本諾貝爾獎獲得者為什麼會比美國少得多，他認為是兩國評價體系的差別。他主張採用美國同行客觀評價，而不是日本式避開嚴格評價的作風。這些出自成功者的經驗，值得我國現有基礎研究評價體系反思。在2001年1月號的《高分子》雜誌上，白川在東工大資源所的同事和好友，現東京農工大教授官田清藏則強調白川等人獲得諾貝爾獎是交叉學科合作研究的卓越典範。如果不是白川首先合成出高結晶度聚乙炔薄膜，不是黑格提供的聚乙炔導電的物理機制，及麥克迪爾米德在無機電化學方面的經驗，聚乙炔“有機合成金屬”就無法實現。官田先生還對美國資助非共識科研項目的作用大加讚賞。他認為弗吉尼亞聯邦灣（Commonwealth）大學的溫（K.Wynne）教授30年來領導的對非共識未知領域的科研經費資助，在支持麥克迪爾米德的導電聚合物研究（包括邀請白川赴美合作研究的經費）起到了至關重要的作用，是值得日本科研經費資助體系學習的。這也是值得我國負責科研經費分配的領導部門深思的。

改革開放以來，由於我國經濟實力的增長，這幾年對基礎研究的支持確有長足的進步。但如果不在改變現有評價體系上創新，不克服單方面追求SCI論文數的現象，不促進交叉學科研究的發展，不凝鍊新的學科方向，多數科學工作者為增加論文數量而滯留在各自原來的研究方向，即使投下去很多的經費，也不會產生迅速、顯著的效果，要在中國本土產生諾貝爾獎的熱切願望的實現就可能要等相當長的時間。

(本文寫作時得到東京工大岩本光正教授、中科院化學所萬梅香教授和天津理工學院程曉曼教授的幫助，特此致謝。)

[1]Shirakawa H, et al. Chem Comun， 1977: 578

[2]Shirakawa H, et al. Phys Rev Lett , 1977, 39: 1089