赤子霞光 徐光宪和高小霞

1972年,在内蒙古包头市北风呼啸的矿区里,一位从北京来的学者弯腰捡起一块稀土矿石,在手中细细端详,眉头紧锁。

他叫徐光宪,身边陪伴他的是妻子高小霞。两人都是北京大学的教授,也都是化学界的翘楚。此刻,面对这些蕴藏着巨大价值的“工业黄金”,他们的心情却五味杂陈。

这些稀土矿石,承载着一个民族工业崛起的希望,也见证着一个时代最深刻的屈辱。

在那个西方技术封锁如铁幕般严密的年代,中国虽然拥有世界上约37%的稀土储量,却只能眼睁睁地看着这些宝贵资源以原料的形式廉价出口,然后我们再以高昂的价格进口已经提纯的稀土产品。这种荒诞的贸易循环,就像把自家的黄金按废铜烂铁的价格卖掉,再花10倍的价钱买回黄金首饰。

我国有着世界上最丰富的稀土宝藏,却生产不出世界需要的高纯度稀土产品。而徐光宪夫妇此次包头之行,正是要用科学的力量,撬动这个看似牢不可破的世界稀土格局。

被技术束缚的“工业维生素”

要理解那个时代中国稀土工业的屈辱处境,就必须先了解稀土究竟意味着什么。

稀土,这个听起来有些神秘的名词,实际上是17种化学元素的统称。它们被科学家誉为“工业维生素”——就像人体需要各种微量元素来维持健康一样,现代工业也离不开这些“维生素”的滋养。一点点稀土,就能让普通的钢铁变得如神兵利器般坚韧,让磁铁的威力成倍增强,让激光器发出更加纯净明亮的光束。

17种稀土元素,就像现代工业皇冠上最璀璨的17颗明珠,从制导导弹的精确打击到智能手机的清晰屏幕,从风力发电机的强劲转动,到核潜艇的深海潜行,几乎所有代表人类文明最高水平的科技产品,都离不开它们。

然而,在20世纪70年代的中国,稀土工业的状况却是另一番景象。

彼时的中国,有着全世界最丰富的稀土资源,却缺乏将这些“璞玉”雕琢成“美器”的技术。

当时的国际稀土市场,被西方少数几家企业牢牢控制。中国曾多次尝试与这些西方公司谈判,希望能够引进先进的稀土分离技术,可对方不仅要价极其高昂,还要求中国生产出来的所有稀土产品都必须由他们独家对外销售,使用他们的商标向全世界推广。

这哪里是技术转让,分明是要把中国变成他们的代工厂!更令人绝望的是,西方国家对稀土分离技术严格保密,所有的萃取剂配方、工艺参数都被列为最高机密,生产过程绝对不允许外人参观。中国的科学家想要学习一点皮毛,都会被拒之门外。

在包头的稀土厂里,徐光宪夫妇亲眼看见了这种屈辱的现实。厂房里的设备大多是从国外进口的二手货,工艺落后得可怜。分离出来的稀土纯度低得惊人,别说用于高科技领域,就连一般的工业应用都难以满足。

而此时的徐光宪52岁,正值科学家的黄金年龄。这个在美国哥伦比亚大学获得博士学位、本可以在海外享受优渥生活的科学家,义无反顾地选择在祖国最需要时,扛起这副沉重的担子。

简陋实验室里的科学革命

从包头回到北京后,徐光宪夫妇开始了一场看似以卵击石的战斗。

他们的“战场”在哪里?在那间由北京大学锅炉房改造而成的简陋实验室里。那里没有国外先进的设备,没有充足的研究经费,甚至连像样的实验容器都严重缺乏。可就是在这样的条件下,一场改变世界稀土格局的科学革命,悄然拉开了序幕。

高小霞本来有着自己的学术道路。作为分析化学领域的顶尖专家,她在极谱催化波研究方面颇有建树,开创了几十种微量元素的高灵敏分析方法。如果继续在自己的专业领域深耕,她完全可以成就一番不逊于任何人的学术事业。

但是,当她看到丈夫为了稀土问题而夜不能寐时,这位伟大的女性做出了一个改变他们两人命运,也改变中国稀土命运的决定。

“因为这是你喜欢的事,所以我才感兴趣!我要和你一起干!”多么朴素而又伟大的爱情宣言!在那个物质生活匮乏但精神富足的年代,最珍贵的不是金银珠宝,而是两颗为了共同理想而跳动的心。

从那时起,这对科学家夫妇开始跳起了一支传奇的“双人舞”。徐光宪负责理论计算和工艺设计,用他在量子化学方面的深厚功底,为稀土分离寻找理论突破口;高小霞负责成分分析和数据验证,用她在分析化学方面的精湛技艺,为理论假设提供精确的实验数据支撑。他们就像两台精密的仪器,在科学的殿堂里配合完美。

徐光宪夫妇在实验室

为了获得最真实、最准确的实验数据,两人经常冒着严寒,深入矿坑进行实地调研。内蒙古的冬天,气温动辄零下二三十摄氏度,呼出的气息瞬间就会结成冰花。可是为了弄清楚不同矿区稀土元素的成分差异,他们经常在这样的环境中一待就是十几个小时。

他们就是这样用生命做科研,用信念支撑梦想。

串级萃取:撬动世界的支点

1972年,注定成为中国稀土史上的转折点。

这一年,北京大学化学系接到了一项紧急的军工任务——分离稀土元素中性质最为相近的镨和钕。这两种元素的化学性质极其相似,就像一对双胞胎,将它们分离开来的技术难度极高,当时被公认为世界级难题。

当这项任务摆在徐光宪面前时,他没有丝毫犹豫。这已经是他自1951年回国后第四次因为国家需要而改变研究方向,虽然他在稀土领域还是一个“新兵”,但是国家的需要就是科学家的使命。

徐光宪深知,要想在这个领域取得突破,就不能亦步亦趋地跟在西方人后面。他决定采用一种在当时看来极其冒险的技术路线——萃取法。

当时,国际上稀土分离的主流方法是离子交换法和分级结晶法。这两种方法虽然相对成熟,但是过程不连续,成本极高,提炼出的稀土元素纯度也较低,根本无法满足大规模的工业生产需要。

萃取法在理论上具有明显的优势:过程连续、效率较高、适合工业化生产。但是,这种方法的技术难度也极大,特别是要实现稀土元素的高纯度分离,必须进行上百次萃取,并且将每次分离的成果串联起来,形成一个复杂的“串级萃取”体系。

徐光宪仔细研究了美国的稀土萃取技术,发现了他无法实现串级萃取过程的根本症结所在。经过夜以继日的深入思考和反复推导,他重新设计了一套化学操作流程,创造出了与此相应的串级萃取理论公式,并在此基础上设计出了一种全新的回流串级萃取工艺。

这套被他命名为“串级萃取理论”的技术,就像给稀土元素排队的魔法。17种性质极其相似的稀土元素,在这套工艺下乖乖地按照顺序一个个被分离出来,纯度达到了前所未有的高度。

然而,要想真正改变中国稀土工业的落后面貌,还必须将这套理论成功地应用到实际的工业生产中去。

1974年9月,秋风萧瑟,徐光宪再次踏上包头这片熟悉的土地。包头稀土三厂,这家在当时代表着中国稀土工业最高水平的企业,见证了一个历史性的时刻:徐光宪的串级萃取工艺在包头稀土三厂获得圆满成功。

消息传到国外,整个稀土界为之震动。那些长期垄断国际稀土市场的西方企业,突然发现其引以为傲的技术优势被一种来自东方的神秘力量颠覆。

这就是后来被国际稀土界惊呼为“中国冲击”的开始。

在遥远的江西红土地上,高小霞也在用自己的方式书写着稀土传奇。她利用稀土分离后的“废料”,成功研发出了“稀土微肥”。这种新型的肥料不仅让贫瘠的土地焕发出生机,更重要的是,它体现了中国科学家物尽其用、变废为宝的智慧和胸怀。

永远的“霞光”

1980年,对于徐光宪、高小霞夫妇来说,是一个值得永远铭记的年份。

这一年,他们夫妻双双当选为中国科学院学部委员(院士)。这份荣誉的获得绝非偶然,此时的中国稀土工业,已经发生了翻天覆地的变化。徐光宪的串级萃取理论不仅在包头获得了成功,更在全国迅速推广开来。

1978年,“全国串级萃取讲习班”在上海跃龙化工厂成功举办。徐光宪毫无保留地将自己的研究成果传授给来自全国各地的科研人员和技术工人。几年前还被国外企业视为最高机密的稀土分离技术,就这样成了连中国的乡镇企业都能掌握的普通工艺。

只有让更多的人掌握这些技术,中国的稀土工业才能真正实现腾飞。随着串级萃取技术的广泛应用,中国稀土工业开始了历史性的崛起。那些看似貌不惊人的萃取箱像流水线一样被连接起来,只需要在一端投入原料,另一端的不同出口就会源源不断地输出各种高纯度的稀土元素。

世界稀土市场的格局,被来自东方的科学家彻底改写。

1998年,高小霞被确诊患有淋巴癌。直到生命的最后一刻,高小霞想的还是如何让稀土分离技术更加完美。她用颤抖的手在纸上画下最后一个实验装置的设计图。

1998年9月9日,这位伟大的科学家永远地闭上了眼睛。在她的追悼会上,徐光宪强忍着巨大的悲痛,用颤抖的声音说:“她不仅是我的妻子,更是我的科研伙伴。我们一起走过的科学道路,就是我们的爱情最美好的见证。”

失去了人生伴侣的徐光宪并没有被悲伤击垮。妻子最大的心愿就是看到中国的稀土事业不断发展壮大,因此,徐光宪继续在科学的道路上前行。

2005年,已经85岁高龄的徐光宪获得了“何梁何利基金科学与技术成就奖”,奖金为100万港元。这位德高望重的科学家没有丝毫犹豫,把奖金全部拿出来设立了“霞光奖学金”,专门用于奖励那些热爱祖国、努力学习但家境贫困的本科生。

“霞光”,这个美丽的名字,既有对妻子“小霞”的怀念,也寓意着科学之光永远闪耀,照亮后人前进的道路。

2015年4月28日,徐光宪在北京逝世,享年95岁。在他生命的最后时光里,这位“稀土之父”还在修改关于稀土材料的论文。稿纸上未干的墨迹和没有完成的方程式,成了徐光宪留给世界的最后的笔迹。

如今,中国稀土冶炼分离产品已经占据全球90%以上的市场份额。从当年只能廉价出口原料的屈辱,到今天牢牢掌握全球稀土分离技术主导权的荣光;从被西方技术封锁的无奈,到引领世界稀土工业发展方向的自信——这场华丽的历史逆转,凝聚着徐光宪、高小霞夫妇毕生的心血。

他们用手中的试管改写了中国稀土的命运,正是因为他们在那个艰难的年代播下了种子,才有了今天世界稀土格局“东升西降”的历史大势。

(苏格拉没有底摘自微信公众号“心智观察所”)