毛估比不估好 　　 卢嘉锡 　　科学家不是“算命先生”，不能“预言”自己的研究结果；但茫无目标地“寻寻觅觅”也是科学工作者的大忌。进行科学研究时，我一向比较重视对最终结果的预测，以便从总体上更好地把握研究方向。我习惯于把这种预测叫做“毛估”，而且时常这样告诫自己的学生和科研人员：“毛估比不估好！” 　　我所以特别强调“毛估”，说起来和我做学生时出过的一次差错有关。记得念大学三年级时（1933年），教物理化学的区嘉炜老师挺喜欢考学生。有一回他出了几道考题，其中有个题目特别难，全班就我一个人基本上做出来。可是等改好的卷子发下来，我发现那道题目老师只给了四分之一的分数，感到很委屈，因为我只是把答案的小数点点错了地方。 　　老师注意到我思想上有些想不通，就耐心地开导我说：“假如设计一座桥梁，小数点点错一位可就要出大问题，犯大错误了。今天我扣你四分之三的分数，就是扣你把小数点点错了地方……”。 　　我理解了老师重扣分的一片苦心，继而就想如何才能避免诸如把小数点点错地方之类的不应有的错误呢？当我静下心来检查出错的原因时，我发现问题不仅仅在一时的疏忽上，因为我的计算结果在数量级上明显的不合理；如果解题的时候能够认真对照分析一下题目所给的条件，那错误是完全可以及时发现和纠正过来的。而我所以出了“岔子”，根本的原因就在于自己心中对解题的目标没个“谱”。 　　从那次以后，不论是考试还是做习题，我总是千方百计地根据题意提出简单而又合理的物理模型，也就是毛估一下答案的大致数量级，如果计算的结果超出这个范围，就赶快检查一下计算过程……，这种做法，使我有效地克服了因偶然疏忽引起的差错。 　　1939年秋，我在英国获得理学（国外通常称为“哲学”）博士学位，旋即到了美国加州理工学院，跟随后来两度荣获诺贝尔奖（1954年化学奖和1963年和平奖）的鲍林教授学习和从事结构化学研究。我注意到并十分钦佩这位导师所具有的那种独特的化学直观能力：只要给出某种物质的化学式，鲍林往往就能大体上想象出这种物质的分子构型。这无形中“催化”了我那朴素的毛估思维，我常常揣摩导师的治学与研究的思维方法，探究他那非凡想象力的根基与奥秘。我发现那是善于把握事物本质的能力与毛估性判断的结果，这一发现引发我更重视毛估方法的训练和提高。 　　在鲍林教授指导下进行了一系列研究工作以后，我深深地领悟到，具有定性意义的毛估方法对于从事科学研究是很重要的；不错，科学技术上的发现与发明往往是要经过“定量”过程，即通过大量精确的实验和计算之后才能完成；但在立题研究的初期，研究者特别是学术带头人如能定性地提出比较合理的“目标模型”（通常表现为某种科学假说或设想），对于正确地把握研究方向。避免走弯路甚或南辕北辙是很有意义、很有价值的。 　　回国以后的60年代，我在组织研究并合成有关硫氮系新型化合物的同时，曾设想从闭合多面体的立体构型能够打开成闭合多边形的准平面构型，甚至有可能进一步像硫黄这样的环状构型分子可以打开成链状分子。“文化大革命”打破了这个计划的实现。后来国外发现聚硫胺(SN)x的薄膜和纤维（外延生长）及其多种优秀性能，证实了我当时的设想是合理的。 　　70年代初，豆科植物共生结瘤菌固氮酶催化的生物固氮作用以及它的化学模拟研究，引起国际上一些生物化学家和化学家的极大兴趣和重视，当时在中国科学院生物局主持生物学科研究组织管理工作的过兴先教授注意到这一动向，便倡议组织这方面的研究工作。唐敖庆、蔡启瑞和我三位化学同行立即作出响应，把化学模拟生物固氮研究着手组织起来。 　　我和中国科学院福建物质结构研究所的同事们对固氮酶活性中心所可能具备的构型进行了“毛估”，认为理想的固氮酶活性中心结构模型应当是不少于四核的“簇合”型化合物。运用毛估的方法使我们在1973年下半年就提出了“网兜状”四核簇的“福州模型Ⅰ”，这是当时国际上发展的最早又是比较成熟的两个结构模型之一（另一个是蔡启瑞教授提出的“厦门模型”），后来我们在此基础上又发展出“福州模型Ⅱ”。在提出毛估的模型之后，我们还建议用网兜状陆森黑盐阴离子[Fe4S3(NO)7]作为化学模拟的第一步模型物。最近由美国的Rees及其合作者Kim和Chan提出的固氮酶铁钼辅基的活性簇芯结构模型，是由两个四核“网兜状”原子簇组成，一个是[(Fe3S3)Fe]的“黑陆森”簇；另一个是[(Fe3S3)Mo]，其中Mo原子取代陆森黑盐“兜底”Fe原子的“黑陆森”簇，和“福州模型Ⅰ”所差的只是Mo原子占据的位置，而“整体”和“福州模型Ⅰ”所差的则基本上只是两个黑陆森盐的偶联方式，特别是就单体而言与“福州模型Ⅰ”十分类似。可见我们提出的毛估模型有不小的合理成分。 　　当然，运用毛估需要有个科学的前提，那就是全面把握事物的本质。“性能敏感”结构是我们在新技术晶体材料学方面提出的一种观点，有趣的是：据说一位美国同行据此估计锂硼砂[Li2B4O7]有可能是一种优质倍频晶体，可是这位美国朋友费了不少气力培养出单晶之后，却发现它的倍频作用并不理想，因而向我们的一位研究人员请教。这位研究人员回答说，根据他早些时候进行的理论计算，硼砂阴离子[(B4O7)2-]不可能是优质倍频基团。 　　当这位同事向我介绍这个故事时，我当即微笑着告诉他，这其实用不着进行什么复杂的计算，只要从结构化学的角度毛估一下就可以非常直观地看出问题所在：[(B4O7)2-]确实含有两个有利于产生倍频效应的[(B4O7)3+]平面六元环；可是在锂硼砂这种具体材料中，这两个平面六元环共用一个相互交错的[B2O3]，这样它们的平面性及类芳香性必然受到破坏，因而这种材料不可能显示出优越的倍频性能。 　　这是我长期从事科学研究工作积累起来的一点体会，我想寄语青年一代科学工作者：当你捕捉到一个有价值的研究课题却在工作开展后把握不住方向时，当你在探索真理的汪洋大海中感到茫然不知所措时，当你下狠心攻克某个科学难关而又难于攻下时，请回头探讨一下你的“目标模型”，问问自己是否已经建立起一个相当合理的模型。 　　最后，我想与大家共勉的还是那句老话：“毛估比不估好！” 　　（原载《院士成才启示录（下册）》第14—18页， 　　广东科技出版社，2003年第一版）

原文2003年1月 发表于院士成才启示录（下册）  浏览：2080

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