作者:章梅芳 陈笑钰 张馨予 来源: 中国科学报 发布时间:2023-1-13
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周国治:将所知所学用于祖国传与后生

 

■章梅芳 陈笑钰 张馨予

周国治(1937— )

冶金材料物理化学家,中国科学院院士。1937年3月25日出生于江苏省南京市。1959年提前毕业于北京钢铁工业学院(现北京科技大学)冶金系并留校任教。1979年赴美国麻省理工学院研修。1984年被破格提升为北科大教授、博士生导师。

主要从事冶金过程基础理论、冶金材料及物理化学方面的教学与研究。曾获魏寿昆冶金奖(金奖)、国家自然科学奖三等奖、国家教委科技进步奖一等奖、冶金部科技进步奖、上海市科学技术奖一等奖、国家教委科技进步奖二等奖,以及首批“国家有突出贡献中青年专家”称号、日本铁钢协会“荣誉会员”称号等;先后发表论文400余篇,获国内外专利60余项。1995年当选为中国科学院技术科学部院士。曾任中国金属学会理事、国际矿业冶金杂志编委等职。

1955年周国治家庭合影(前排左起:周国城、周国强、罗碧焜、周国平、周修齐;后排左起:周国治、周国范)。受访者供图

中国科学院院士证书的首页写着这样一句话:“中国科学院院士,是国家设立的科学技术方面的最高学术称号,为终身荣誉。”周国治说,这句话是对院士在科学技术方面的基本要求,随着国家科学技术水平逐年提高,“向世界看齐”是对大多数院士的要求。

在学术生涯中,周国治始终没有忘记这份荣誉所赋予的责任,也时刻以此标准严格要求自己,不断审视自己的科研工作。

求学之路:

遭逢会遇,辗转浮沉终落定

1937年3月25日,南京鼓楼医院迎来一个婴儿的降生。男孩儿的啼哭声洪亮有力,伴随着一对恩爱夫妻的殷殷期盼。几十年后,这个躺在摇篮中的小生命成长为中国冶金领域里程碑式的人物,甚至为世界冶金物理化学学科的进步作出了重要贡献。他就是周国治。

周国治的出生正逢乱世。1937年12月,数十万日军南下,国民政府首都南京陷落,这个满目疮痍的六朝古都再一次被弥漫的硝烟席卷。为躲避战火,尚在襁褓中的周国治跟着家人辗转武汉、长沙、香港、昆明、重庆多地,度过了颠沛流离的童年生活,直到1945年父亲随同交通大学由重庆迁回上海后才稳定下来。

1946年,周国治进入上海培真小学四年级学习,3年后升入上海文治中学就读初中。此前由于战乱没能接受稳定连续的小学教育,周国治的成绩一直不理想,学业被他形容为“一塌糊涂”。但周国治敏而好学、勤于钻研,凡遇难题必向长辈请教,不甘落后。一次几何课只有他一人解出老师的难题后,更是激发了他学习的自信心,成绩不断提高。1952年初中毕业,周国治如愿考入当时上海最好的中学之一 ——市西中学。

接下来的3年高中学习,周国治更是勤奋刻苦,成绩在班级里持续上升,最终名列前茅。

1955年,周国治迎来人生中的重大转折点——高考。当时,苏联以资金与技术援助的形式积极支持中国的经济建设,包括接纳中国政府向苏联派遣留学生和技术干部,帮助中国培养科技专家。其中,高中毕业生也是留苏人才选拔的对象之一。

作为市西中学的优秀学生,经过3年充实的学习与扎实的知识累积,周国治对自己充满信心,却未料没能通过严格的社会背景审查。由于有海外关系,他失去了留学苏联和保送上大学的机会,一些重点大学的保密专业,包括周国治十分喜爱的物理相关专业,也被限制报考。

在能够报考的专业中,作为国家工业建设重点的钢铁冶金行业在当时是最具前景的。经深思熟虑,父亲周修齐鼓励周国治学习冶金专业。时任上海交通大学校长的周志宏向周国治推荐了北京钢铁工业学院(1960年更名为北京钢铁学院,1988年更名为北京科技大学),并向他介绍了北京钢铁工业学院冶金系的两位知名教授——柯俊和肖纪美。

1955年8月,带着满腔热血、一身抱负,周国治以优异的成绩考入北京钢铁工业学院。

然而,周国治的大学生涯并非他想象的那般一帆风顺。

彼时,北京钢铁工业学院刚刚成立不到3年,除了必备的教学用楼、办公用楼、宿舍已经建设得差不多外,其他设施不是没开始建就是正在施工中,生活中有诸多不便。

学业方面,柯俊教授于1956年创办了金属物理专业,肖纪美教授回国后直接到金属物理专业就职,报考了电冶金专业的周国治与这两位教授擦肩而过。加之对专业课程内容的不满足,对理论知识有较高期待的周国治颇感“吃不饱、嚼无味、靠记忆、不深究”,越学越没劲。

一次工厂实习,周国治被分配做炉前工,每天负责铲炉渣。除了苦和累外,让周国治更感失望的是从中难以学到有用的科学知识,这一度使他萌生了退学或转专业的想法。限于当时环境,周国治不得不放弃“折腾”,沉下心来培养自己在电冶金方面的兴趣,并在电冶金专业的各门课程考核中均取得优异成绩。

1959年,北京钢铁工业学院急需一批政治可靠的青年教师充实讲台,周国治被抽调提前毕业、留任助教。当年3月,周国治加入理化系教研组,7月便以教师的身份匆匆登上讲台。

由于在教育方面颇具天赋,周国治的教学能力很快便得到教研组和学生的一致认可,逐渐成为教研组的骨干力量,并被派遣承担一些艰巨的教学任务。

与此同时,由于提前毕业,周国治始终觉得自己在学业上不够扎实,便在日常备课、教学之余,抓住一切时间和资源补学数理化的相关课程,及钻研冶金物化理论。正是这种不放弃的精神让周国治抓住了难得的机会,并成功为后来的学术转型奠定了基础。

钻研之路:

坚持初心,克服艰难探前沿

1962年,北京钢铁学院的两位一级教授——魏寿昆和邵象华,开始给物理化学本科生分别讲授“冶金过程物理化学”“真空冶金在炼钢过程中的应用”课程,周国治有幸被安排负责这两门课程的教学辅导任务。

为了更好地保证教学效果,魏寿昆编写了《活度在冶金物理化学中的应用》一书作为教材使用,系统地介绍了国际冶金物理化学的前沿理论与应用知识。这部教材对周国治产生了重要的影响,也正是这段经历让周国治真正迈入了学术研究的大门,魏寿昆更是成为启发周国治走上冶金物化学术领域前沿的重要前辈。

结合教材和魏寿昆的帮助,周国治坚持自学数理方程、线性代数、概率论、微分几何、场论等知识,并以高标准严格要求自己。为了节省时间、少走弯路,他在系统补课的同时,紧盯学术前沿,关注国际学术动向。

1963年前后,周国治在学术期刊上阅读到时任中国科学院上海冶金研究所副所长邹元爔发表的多篇论文。此时,邹元爔正在解决高温冶金过程求活度的问题,并提出由化合物生成自由能计算活度的计算方法。但这一方法在化合物的成分点附近的计算中遇到了被积函数趋于无穷大的困难,限制了该方法的使用。在周国治看来,如果能解决这个问题,将为由化合物相图求活度的方法开创新的广阔天地,其意义不言而喻。

于是,周国治一头扎入了解决“被积函数出现无限大”问题的世界,昼思夜想、茶饭不思……

一天深夜,躺在床上苦思的周国治灵光一现,想到了一个初步解决方案。他从床上一跃而起,挑灯伏案、奋笔疾书,天一亮就赶忙将写好的解决方案寄给了邹元爔。收到来信的邹元爔甚为惊喜,给周国治回信,称赞他的计算方法“颇具巧思”,并将自己多年研究所得的科研材料和数据等毫无保留地寄给了周国治。

在邹元爔、魏寿昆等人的帮助和指导之下,周国治发表了第一篇科研论文《θ函数在变通的Gibbs-Duhem关系式中的应用》。文章虽以读者来信的形式刊登,但却是一篇完整的论文,其影响之深远连周国治本人都未曾料到。

正是这篇论文,敲开了周国治后来访学美国的大门。据周国治回忆,15年之后,麻省理工学院的埃利奥特(J. Elliot)教授仍在用这篇论文中的方法指导博士生的研究工作。

趁着论文发表的这股劲头,在前辈们的鼓励下,周国治无时无刻不在琢磨各种科研问题,沉浸在知识探索的海洋中,学术灵感连连迸发,进入人生中第一个科研创新高峰期。

尽管当时科研环境不甚理想,但周国治坚持“偷偷”搞科研,并收获颇丰。这些研究成果中的一部分后来陆续发表,在世界冶金物理化学领域产生了影响,也彻底改变了周国治的学术人生。

发展之路:

柳暗花明,国际舞台放光芒

“文革”结束后,周国治厚积薄发,抓住国家鼓励学术文化大发展的机遇开始重新投稿,接连在《金属学报》及《中国科学》杂志上发表《三元系和多元系的热力学——各组元偏克分子量的计算》《三元系和多元系的热力学——用R函数计算三元系和多元系中组元的偏克分子量》两篇文章,针对多元系热力学性质的计算提出了一种全新的R函数计算法。在此前的研究中,其他学者提出的计算方式都是一次只能算出一个组元,而周国治创立的R函数计算法能够一次性算出两个组元,这在当时引起了很大的反响。

1979年,肖纪美先生在访问美国麻省理工学院期间结识了该校冶金与材料工程系的知名学者埃利奥特教授,并邀请对方到中国做学术交流。其间,肖纪美将周国治引荐给埃利奥特。

埃利奥特仔细阅读了周国治发表的关于三元系物理量活度计算的论文,巧的是,他也曾在攻读博士期间研究过三元系活度计算问题。这次中国之行让他遇到如此年轻的学术同行,并且对方还给出了R函数这样实用的新的计算方法,埃利奥特喜出望外,当即热情地邀请周国治到自己的实验室交流访问。

有此契机,又借改革开放的东风,周国治顺利成为北京钢铁学院第一批出国留学人员之一。他带着深造的憧憬与学术上的理想,登上飞往大洋彼岸的航班,迈入了新的学术阶段。

到麻省理工学院后,在埃利奥特的指导下,周国治与其合作开展了多项实验研究工作,不断加速推进学术进展。他废寝忘食,沉浸在实验室中,他在美国第一年的圣诞节是与埃利奥特在办公室共同度过的。很快,周国治就独立撰写了一篇高质量的研究论文。

作为奖励,埃利奥特特地带周国治去加拿大哈利法克斯参加第一届国际熔盐会议。此次会议,周国治除认真旁听学术报告外,还抓住机遇积极与多位国际同行进行学术交流,结识了一批国外学者,为其在国际冶金物理化学的学术圈打开局面奠定了良好基础。

在麻省理工学院访学和进修的两年中,周国治先后参加了“纪念卡尔·瓦格纳”学术会议、AMSE国际会议、美国金属学会AIME第111届年会等多场学术交流活动,发表《三元系间隙边界上的活度》《三元系和四元系结线的预测》《K2O-SiO2熔体中K2O的活度》等多个学术报告。

凭借在国际学术会议上的精彩报告以及多篇高质量学术论文的发表,国际金属物理化学界同仁目睹了这位中国年轻学者的风采。周国治也逐渐获得国内外学术同行的认可。

情怀之路:

坚定志向,牢筑钢铁强国梦

在迈进国际学术圈的同时,周国治的格局逐渐打开,开始以更广阔的视野观测冶金行业的国际发展趋势,也看到了中国冶金物理化学与发达国家相关领域的差距。这更激发了他推动祖国冶金事业向前发展的热情,坚定了钢铁强国的报国之志。

1982年6月,周国治结束访学,回国后以满腔的热忱投入科研,在熔体热力学、冶金过程理论以及反应动力学3个方向不断开拓创新。其多年以来的理论模型计算研究更是在冶金物化领域创下丰功伟绩,享誉中外。

1994年,周国治受好友张永山邀请,参加了在美国威斯康星州举行的第23届国际相图会议,并在会议上作了题为《一种用二元系统预测多组分系统热力学性质的新求解模型》的报告。该报告中发表的新理论模型一举解决了金银铁、金银铜、铁铜铝等多个体系的多元系计算难题,赢得国际冶金物理化学界权威希勒特(M. Hillert)教授的高度赞扬。此次会议上,周国治以惊人的数学天赋、扎实的研究功底和创新的科研成果,备受国际同行瞩目。

周国治于1995年在国际相图会议上发表的“新一代溶液几何模型”再创佳绩。该模型不含任何需要使用者去确定的“待定参数”,解决了国际上30多年来几何模型存在的固有缺陷,同时为实现模型的选择和计算的完全计算机化开辟了道路,彻底奠定了他在冶金物化领域难以撼动的学术地位。其理论模型被命名为“周模型”(Chou Model),至今仍被广泛应用。

1995年当选为中国科学院院士后,周国治仍坚持在科研道路上砥砺前行,以勇攀高峰的精神带领学生攻克重重难关。除在多元熔体和合金物理化学性质计算方面继续探索外,他还带领团队向氧离子迁移的理论和应用、气固相反应动力学等多个方向拓展,大大推进了我国的“绿色冶金”事业,为国家钢铁行业的可持续发展贡献力量。

如今,周国治在北京科技大学和上海大学建设了两个教学科研团队,并以此为中心,在固体废弃物、固体氧化物燃料、电池、高温耐火材料、熔渣资源化、氢还原、纳米等多个领域深入探索,为我国冶金物理化学学术发展和行业建设作贡献。

在追寻科研梦的同时,周国治在教学工作上一直兢兢业业,桃李育人。

他充分发挥自己的教学天赋,将所学悉数传授给学生,在北京科技大学开设多门本科生、研究生课程,在课堂上与学生分享自己的研究成果和国际学术进展,并以研讨的形式提升课程趣味性,打开学生的研究思路并激发学术热情。

在指导学生的过程中,周国治始终注重因材施教,发挥学生的特长与优势,结合学生的兴趣设制研究选题与计划。尤为可贵的是,周国治从自身经历出发,特别重视拓宽学生的国际视野,常常鼓励学生出国接触国际冶金物理化学领域的研究前沿,以全面提升个人的学术水平,为此他甚至自掏腰包,在学习、生活的方方面面给予学生无微不至的关怀。

修身立德,为人师表。60余年来,周国治静心钻研,朴素生活。在工作和生活中,他从不将自身事务假手于人。此外,他还注重学生的品格教育,教导学生抛弃功利心态,沉下心来做研究。

有感于早期培养的研究生很多留在国外,周国治教育后来的学生要有家国情怀和报国之志。上世纪90年代再次访美回国后,周国治在招收博士研究生时一开始就与学生约定:无论将来到世界的哪个地方,都要尽量回到祖国的怀抱,用自己的才能为祖国建设贡献力量。也因此,自1995年开始,周国治培养的学生几乎都回了国。

多年来,周国治累计培养博士研究生40余人、硕士研究生30余人,学生中有多位成为我国冶金物化领域的知名专家和中坚力量。其较早的弟子陈双林、鲁雄刚、李谦、胡晓军、侯新梅、王丽君、张国华等人在相图计算、无污染脱氧、储氢合金研究、几何模型等多个科研方向取得不俗的成就,陈志远、党杰等学生则将国外所学带了回来。此外,也有一些学生从专业领域走出去,在社会的各行各业发挥着光与热。

他以培养祖国的年青一代为己任,数十年如一日兢兢业业、言传身教,践行着“教书与育人相辅相成”的育人模式,弘扬着“甘为人梯,奖掖后学”的育人精神。周国治的学生都继承了他的特点——坚毅、向上、创新。看到学生们取得的成绩,周国治倍感欣慰。

生命不息,求索不止。今天,周国治带着科研团队继续前进,引领越来越多的年轻人在冶金物理化学领域耕耘收获,为建设现代化强国而不懈奋斗,牢筑钢铁强国梦……

(作者章梅芳系北京科技大学科技史与文化遗产研究院教授,作者陈笑钰、张馨予分别为北京科技大学科技史与文化遗产研究院硕士生、博士生)

①1980年,周国治在MIT实验室工作。

②1978年,周国治(左)与邹元燨(中)等人合影。

③2002年,周国治(右)指导学生做实验。

延伸阅读

一次赌气带来的转折

■章梅芳 陈笑钰 张馨予

1945年抗战胜利后,重庆交通大学总校的师生分批复员上海,在学校任职的周修齐(周国治父亲)得以回归钓游之地,周国治也结束了颠沛流离的童年生活,随父母在上海安定下来。

由于战争,此前没有接受连贯的小学教育,周国治的成绩不理想,勉强被收入上海培真小学插班读四年级,这才算是开始正式接受小学教育。一直到进入文治中学读初中以后,周国治在课业学习上仍不开窍,虽则努力,但也是抱瓮出灌。一个班五十几人,他的成绩始终排在倒数几名。

未成想,这种窘况竟因一次赌气迎来转折。

赌气开端于某一日周国治与姐姐周国范“顶嘴”。据周国治回忆,儿时长姐周国范的功课出类拔萃,因而周国治每每遇到难题便求教于长姐,尤其是数学方面,凡“不能则学,不知则问”,周国范通常也能给予悉心解答,可偶尔也难免有些摩擦。幸而每次吵架后,逢被几何题难住,周国治都会先低下头来找姐姐讲解。

某日争吵后,周国治因又遇难题而率先求和,周国范仍在赌气中,始终不愿理睬弟弟。周国治没辙,立誓要靠自己想办法解出答案。费时两个钟头,终于解出难题,一时得意忘形,便孩子气地跑去向长姐炫耀,“不要你教,我照样做得出”,周国范听罢彻底动了怒,让周国治以后再别去请教她。

有意思的是,从那以后周国治在课业方面果真再没依靠过长姐,逐渐学会独立思考。结果是作业越做越好,即便是不擅长的几何题,也愈发得心应手,甚至能迅速解出几何课上老师出的难题。

起初,由于之前成绩差,周国治在课堂上做出题后也不敢发言,反复检查解题步骤,验算多遍后才敢鼓起勇气举手。第一次发言时,周国治令全班同学大为惊讶,连老师也不可置信地从讲台走下来,直到看到他的答案才点头说对。

在课堂上获得老师的肯定,给了周国治难以磨灭的印象,激发了他的自信心——原来自己也可以解出全班都没做出来的难题。

这件小事除了让周国治树立了前所未有的自信以外,也让他开始对几何学感兴趣。此后他越学越好,每次测验都能拿满分。初三时,他的成绩已在班上名列前茅,升学考试也取得优异成绩,被上海多所重点高中录取。最终他选择了市西中学。

因考入市立好学校给家里省了钱,周国治获得了父亲奖励的永久牌自行车,这辆自行车饱含着父亲对他的认可和鼓励,让他从此在学习上更有冲劲儿。

升入高中的周国治继续保持着勤学好问的习惯。能考入市西中学的学生,成绩大都非常优秀。追求上进的周国治要求自己每科都要名列前茅,拿下更高的分数。用他的话说,要做到“数理化稳步上升,政史地也毫不落下”。高中毕业时,周国治已经秀出班行,在竞争激烈的班级里取得了前三的好成绩。

高中3年为周国治的科研生涯打下了坚实的基础,无论是数理化还是政史地,周国治都稳扎稳打,最终不仅以优异的成绩考入大学,甚至后来还靠着这些基础坚持自学和奋斗,以傲人的姿态闯出了一片独属于他的科研天地。

《中国科学报》 (2023-01-13 第4版 印刻)
 
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