|作者：丁瑋

(中國科學(xué)院物理研究所）

本文選自《物理》2026年第1期

1

生平簡介

范海福(1933—2022)，廣東南海人。中國科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士。1951年高中畢業(yè)于廣州中山大學(xué)附屬中學(xué)(現(xiàn)廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué))，1956年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系，同年進(jìn)入中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所(現(xiàn)中國科學(xué)院物理研究所)工作直至退休。1987年起任國際晶體學(xué)會(huì)、中國委員會(huì)委員；1987—1993年任第十四、十五屆國際晶體學(xué)會(huì)，晶體學(xué)計(jì)算委員會(huì)委員；2005—2008年任北京大學(xué)生命科學(xué)院兼職教授。范海福是國內(nèi)最早從事晶體學(xué)計(jì)算自動(dòng)化研究的學(xué)者之一，也是國際上最早提出并成功將小分子晶體結(jié)構(gòu)分析中的“直接法”應(yīng)用于蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析的學(xué)者之一。他和李方華合作在電子顯微學(xué)研究中引進(jìn)X射線晶體學(xué)方法，創(chuàng)建出高分辨電子顯微學(xué)中的一種新圖像處理技術(shù)。他將直接法的應(yīng)用拓展到包含周期性缺陷的晶體，使測定晶體的調(diào)制結(jié)構(gòu)或組合結(jié)構(gòu)無需依賴于一個(gè)假想的模型。范海福所在的科研團(tuán)隊(duì)因直接法的研究成果，獲得1986年中國科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(第一位)、1987年國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(第一位)、1991年中國物理學(xué)會(huì)葉企孫獎(jiǎng)、1992年衛(wèi)生部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(第二位)、1996年第三世界科學(xué)院物理學(xué)獎(jiǎng)、1998年何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，以及獲得2006年陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)。

2

冥冥中注定：與晶體學(xué)不解的緣分

范海福先生1956年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系，同年分配至中國科學(xué)院物理研究所(以下簡稱物理所)從事晶體學(xué)相關(guān)的研究工作。范先生與晶體學(xué)的緣分似乎是冥冥中注定的。

1956年范海福即將完成學(xué)業(yè)，正在準(zhǔn)備畢業(yè)論文，論文的課題是北京大學(xué)化學(xué)系的導(dǎo)師唐有祺教授(中國科學(xué)院院士)指定的，主要工作是用X射線單晶體衍射分析方法測定一個(gè)有機(jī)小分子的結(jié)構(gòu)。而具體的實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)則是北大的桂琳琳老師和中國科學(xué)院應(yīng)用物理所的賈壽泉老師。其中桂老師指導(dǎo)范海福用雙圓光學(xué)測角儀測繪單晶體的外形，賈老師指導(dǎo)范海福做單晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)需要，經(jīng)常到當(dāng)時(shí)的應(yīng)用物理研究所做實(shí)驗(yàn)。

范海福認(rèn)真地掌握了相關(guān)的原理和操作(圖1)。接著，他又學(xué)會(huì)了用Beevers—Lipson紙條手工計(jì)算二維和三維傅里葉級數(shù)的原理。但是當(dāng)他花了整整三天才算出一幅Patterson投影圖(二維的傅里葉級數(shù))時(shí)，他覺得晶體結(jié)構(gòu)分析實(shí)在是一件乏味的工作，畢業(yè)以后可別再干這個(gè)行當(dāng)！(或許正是這種心境，讓范海福未來有了大刀闊斧的想法。)

圖1　范海福的單晶體X射線衍射記錄本

1956年，北大化學(xué)系計(jì)劃留11位品學(xué)兼優(yōu)的畢業(yè)生讀研究生，范海福也在其中。正當(dāng)他期待著繼續(xù)深造時(shí)，一件偶然的事讓他的人生道路發(fā)生了改變。這一年國家成立了研制原子彈的“三機(jī)部”(第三機(jī)械工業(yè)部，1958年改為二機(jī)部)，需要抽調(diào)一批大學(xué)畢業(yè)生，范海福就這樣在1956年9月，被“填補(bǔ)”進(jìn)了中國科學(xué)院物理研究所。

雖然沒能讀研究生讓他多少有些遺憾，但是，在物理所范海福遇到了治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、善于培養(yǎng)人才的吳乾章先生。吳乾章先生(1910—1998年)是中國X射線晶體學(xué)和人工晶體生長學(xué)科的開創(chuàng)者和奠基人之一，自1951年開展X射線多晶衍射物相分析方法的研究，為新中國X射線衍射分析的研究做出了奠基性貢獻(xiàn)。1955年吳乾章組織了對結(jié)構(gòu)分析“直接法”的研究，并倡導(dǎo)把X射線、電子和中子三大衍射技術(shù)結(jié)合起來互相補(bǔ)充的研究。

吳先生讓范海福做的第一項(xiàng)研究是晶體X射線衍射的光學(xué)模擬，借以了解晶體結(jié)構(gòu)與衍射圖之間關(guān)系的細(xì)節(jié)，從中尋找解決相位問題的途徑?；蛟S吳乾章先生也覺察到了范海福對繁瑣工作的乏味情緒，于是鼓勵(lì)范海福說：“發(fā)明一種新方法，可能比測定十個(gè)新結(jié)構(gòu)更重要”。這句話對范海福影響深遠(yuǎn)，以至于在后來的各種報(bào)告中，他都經(jīng)常提起這句話。范海福從這句話中，理解到了兩重意思，一是方法學(xué)研究就是要發(fā)明新東西！不是跟在別人屁股后面走，而是要開拓一片屬于中國人自己的天空；后來范海福經(jīng)常跟他的同事、學(xué)生說，“我們做科研，就是搞別人不知道的東西，如果你做的已經(jīng)有人做到了，你的項(xiàng)目便可以收攤了”。二是方法學(xué)研究很重要！要知道，在當(dāng)年測定一個(gè)新結(jié)構(gòu)，就可能獲得諾貝爾獎(jiǎng)。這么說來在吳乾章先生眼里，一個(gè)新方法，價(jià)值超過10個(gè)可能的諾貝爾獎(jiǎng)。這無疑讓范海福對晶體結(jié)構(gòu)分析有了完全不一樣的理解和期待。此外，吳先生有意識地讓范海福一邊讀書查文獻(xiàn)，一邊動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，還鍛煉他學(xué)會(huì)輔導(dǎo)外來實(shí)習(xí)人員并和他們一起工作。這樣的培養(yǎng)模式也是富有成效的，范海福逐漸掌握了如何獲取前沿的知識、如何驗(yàn)證自己的想法、如何與同行積極交流。據(jù)范海福的同事回憶，當(dāng)年他滿腦子都在想如何做新的東西，而他最喜歡做的一件事情，就是去圖書館查文獻(xiàn)、看文獻(xiàn)。不做實(shí)驗(yàn)時(shí)，他就泡在圖書館，把文獻(xiàn)里有意思的知識點(diǎn)，記錄在小卡片上，再把卡片按照不同的分類串起來，整理成一個(gè)小冊子。等到整理得他自己比較滿意了，就會(huì)很自豪地給同事們展示他的小卡片，并且詳細(xì)地給大家講解每一個(gè)分類包含的內(nèi)容和有趣的地方。

在吳先生的悉心培養(yǎng)下，范海福的才華很快得到施展，經(jīng)過半年的努力，范海福做出了多少有點(diǎn)“特色”的結(jié)果。1957年春，經(jīng)吳乾章先生推薦，范海福在物理所的學(xué)術(shù)會(huì)議上做了他生平第一個(gè)研究工作報(bào)告，正式踏上了X射線衍射分析這條船。同時(shí)范海福對手工計(jì)算傅里葉級數(shù)這個(gè)“乏味”的東西，有了新的理解。他體會(huì)到，為了獲得科研成果必需付出辛勤的勞動(dòng)。而辛勤的勞動(dòng)帶來的回報(bào)，除了科研成果，還會(huì)有更多看不到的東西：“乏味”的計(jì)算可以鍛煉人的“耐力”，而這種“耐力”表現(xiàn)為在認(rèn)定目標(biāo)、選好路線之后，不管路途是坎坷還是風(fēng)雨，都一步一步前行的堅(jiān)持。也正是這種“堅(jiān)持”使得日后范海福面對科研困難乃至政治風(fēng)浪時(shí)，能夠保持“淡定”的心態(tài)。

3

大膽嘗試：國內(nèi)的第一個(gè)晶體學(xué)計(jì)算程序庫

如果說堅(jiān)韌不拔是范海福的寶貴品質(zhì)，那么開拓精神與遠(yuǎn)見卓識則是他與生俱來的魅力所在。盡管在當(dāng)時(shí)國內(nèi)的技術(shù)條件下，范海福接受了不得不通過繁瑣的手工操作來計(jì)算傅里葉級數(shù)的現(xiàn)實(shí)，但他一開始就認(rèn)定這種狀態(tài)必須改變，否則我國的X射線衍射分析工作在國際上就沒有競爭能力。一次偶然的機(jī)會(huì)，讓他發(fā)現(xiàn)了改變這一狀態(tài)的可能。

1959年，當(dāng)時(shí)在物理所工作的蘇聯(lián)專家N. B. ЯBopckий為了驗(yàn)算他提出的一種晶體結(jié)構(gòu)分析方法，借用了中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所(以下簡稱計(jì)算所)于1958年建成的電子計(jì)算機(jī)。作為工作參與者，范海福因此有機(jī)會(huì)結(jié)識了計(jì)算所董蘊(yùn)美(中國科學(xué)院院士)等一批當(dāng)時(shí)的年青人。經(jīng)過一段時(shí)間的交流和商議，兩個(gè)研究所的年青人發(fā)起了一個(gè)動(dòng)議：由計(jì)算所幫助物理所編寫我國第一個(gè)晶體學(xué)的電子計(jì)算機(jī)程序庫。這個(gè)動(dòng)議很快得到批準(zhǔn)并付諸實(shí)施。然而，大約一年之后，范海福因工作需要離開了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，但該合作項(xiàng)目還是在1962年順利完成。這使物理所以及國內(nèi)其他單位的晶體結(jié)構(gòu)分析研究先后告別了手工計(jì)算傅里葉級數(shù)的歷史。

4

初試牛刀：發(fā)展屬于中國人自己的直接法

雖然作為倡導(dǎo)者，遺憾地離開了計(jì)算所和物理所的合作項(xiàng)目，但是范海福沒有因此離開電子計(jì)算機(jī)。他認(rèn)為，已經(jīng)建立的晶體學(xué)程序庫是一個(gè)起點(diǎn)而絕非終點(diǎn)，一個(gè)有生命力的晶體學(xué)程序庫必須以晶體學(xué)方法研究為后盾，因?yàn)殡娮佑?jì)算機(jī)和晶體結(jié)構(gòu)分析都在不斷發(fā)展，晶體學(xué)程序庫必須及時(shí)更新以適應(yīng)這種發(fā)展。另外，一個(gè)不包含原創(chuàng)性晶體學(xué)方法的晶體學(xué)程序庫，就其晶體學(xué)水準(zhǔn)而言屬于仿制的中、低端產(chǎn)品，當(dāng)它遇上原裝的高端產(chǎn)品時(shí)，是毫無優(yōu)勢可言的。范海福不想通過辯論來求得認(rèn)同，他決心用實(shí)際的研究成果來驗(yàn)證這些想法。

這樣的機(jī)會(huì)很快就來臨了。20世紀(jì)60年代初，范海福在測定我國上海藥物研究所發(fā)現(xiàn)的中藥有效成分天然氨基酸-南瓜子氨基酸和使君子氨基酸的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)屢次遇到由“贗對稱性”引起的“衍射相位模糊”問題。為了解決這一問題，范海福繼續(xù)在圖書館尋找答案。很快，他發(fā)現(xiàn)一種稱為直接法的晶體結(jié)構(gòu)解析方法越來越多地出現(xiàn)在各類晶體解析的文章之中。晶體學(xué)中的直接法就是在一定的約束條件下，從晶體的一組衍射振幅“直接”推定衍射相位的方法。它由D. Harker和J. S. Kasper于1947年首先提出，20世紀(jì)50年代，D. Sayre，J. Karle，H. Hauptman，W. Cochran，M. M. Woolfson等人奠定了直接法的理論基礎(chǔ)。起初，由于直接法本身尚不完善，又由于當(dāng)時(shí)采集衍射數(shù)據(jù)的精度不夠高，直接法從誕生至1960年代初的十幾年間，基本上是在紙上談兵。

正因?yàn)槠渚窒扌?，起初范海福并沒有對直接法過多重視，但一切的轉(zhuǎn)變源自于一次偶然。1959年，英國晶體學(xué)家Dorothy Hodgkin應(yīng)邀在物理所作關(guān)于測定維生素B12晶體結(jié)構(gòu)的報(bào)告。當(dāng)時(shí)，維生素B12是世界上已經(jīng)測定的、最復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，其不對稱單位含有90多個(gè)原子(不算氫原子)，Hodgkin研究組為測定這個(gè)結(jié)構(gòu)花了7年多的時(shí)間。后來，Hodgkin因這項(xiàng)工作以及青霉素等一系列重要的晶體結(jié)構(gòu)測定工作獲得1964年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，并成為英國唯一獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女科學(xué)家。在那場報(bào)告會(huì)上，吳乾章先生提了一個(gè)問題：“你試過用直接法去解B12的結(jié)構(gòu)嗎？”Hodgkin回答：“沒有。”范海福當(dāng)時(shí)很不理解吳乾章先生的提問，心想：“直接法才勉強(qiáng)能對付十來個(gè)獨(dú)立原子的晶體結(jié)構(gòu)，怎么可能用來測定90多個(gè)原子的B12？”

盡管心存疑惑，但是范海福堅(jiān)定地相信吳乾章先生的見識與判斷。(范海福在后來的回憶中經(jīng)常提到這個(gè)場景：“現(xiàn)在看來，當(dāng)時(shí)我之所以不理解是因?yàn)槿狈茖W(xué)的遠(yuǎn)見?！?于是，他認(rèn)真地研究了當(dāng)時(shí)的直接法方法，從理論到程序。隨著了解的深入，范海福敏銳地覺察到它存在很多可以完善與提升的地方，而這些問題的解決，可以讓直接法有更廣闊的應(yīng)用空間。此外，1960年代，J.Karle和I.Karle(夫婦倆)在實(shí)際應(yīng)用上取得重大突破，之后M.M.Woolfson等人發(fā)展出標(biāo)準(zhǔn)化的算法，并實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化，而這正是范海福夢寐以求的晶體解析的高效解決方案。因此，范海福決定把主要精力投身于直接法的研究之中。

1963年，范海福向全國固體物理學(xué)會(huì)議提交了兩篇研究報(bào)告(正式論文發(fā)表于1965年的物理學(xué)報(bào))。第一個(gè)報(bào)告提出將直接法與重原子法相結(jié)合，其后衍生出用直接法處理贗對稱性引起的“相位模糊”問題[1]，將直接法適用范圍從周期結(jié)構(gòu)拓展到具有贗對稱性的結(jié)構(gòu)。第二個(gè)報(bào)告提出用直接法破解晶體結(jié)構(gòu)分析中單對同晶型置換法和單波長反常散射法的相位模糊問題[2]，這是國際上最早涉足蛋白質(zhì)晶體學(xué)的少數(shù)幾篇直接法論文之一，由此開啟的方法研究延續(xù)了近五十年，至今仍在繼續(xù)。這兩篇論文是范海福最早的方法學(xué)文章(圖2)，受到物理所吳乾章先生、吉林大學(xué)余瑞璜先生(中國科學(xué)院院士)、特別是中國科學(xué)院副院長吳有訓(xùn)先生的關(guān)注和鼓勵(lì)。

圖2　范海福最早的兩篇方法學(xué)文章

當(dāng)然，后續(xù)的事情也證實(shí)了吳有訓(xùn)先生的眼光。1965年，范海福在第一篇論文的基礎(chǔ)上，成功地用他發(fā)展的直接法破解了一例由重原子的贗平移對稱性引發(fā)的相位模糊問題。這在國際上是“首次”，雖然有關(guān)工作在十年后的1975年才發(fā)表在《物理學(xué)報(bào)》上，但直到那時(shí)它仍然是“國際首例”。而四十多年后，這兩篇論文在2012年獲得了中國物理學(xué)會(huì)和《物理學(xué)報(bào)》編輯部聯(lián)合頒發(fā)的“最有影響論文獎(jiǎng)”的特等獎(jiǎng)。

5

百折不撓：風(fēng)暴中的胰島素測定，無法磨滅的貢獻(xiàn)

在20世紀(jì)60年代，有一類生物大分子受到了世界的廣泛關(guān)注，這就是胰島素。胰島素是一種極其重要的生物大分子，包含數(shù)以百計(jì)的原子數(shù)，它在維持生命和健康方面扮演著不可替代的核心角色，在1965年之前，已經(jīng)至少出現(xiàn)過3項(xiàng)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)。在1966年4月人工合成胰島素工作的鑒定會(huì)上，北京大學(xué)唐有祺教授提出了測定胰島素晶體結(jié)構(gòu)的設(shè)想。唐有祺的倡議馬上得到了國家科委領(lǐng)導(dǎo)和部分科學(xué)家的熱情響應(yīng)。1966年5月，北大化學(xué)系、物理所等11個(gè)協(xié)作單位的100多人在北大召開誓師大會(huì)，這個(gè)項(xiàng)目(代號“691”)正式啟動(dòng)，唐有祺被任命為學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)人。

當(dāng)時(shí)范海福已經(jīng)在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域嶄露頭角，加上之前參與過計(jì)算軟件的研發(fā)，他自然而然地加入了胰島素的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，主要負(fù)責(zé)與計(jì)算所的研究人員一起，編寫針對胰島素的結(jié)構(gòu)分析程序。但是范海福有更為宏大的想法，他努力勸說一起共事的同志，趁這個(gè)機(jī)會(huì)，開發(fā)一套面向所有晶體空間群的結(jié)構(gòu)分析程序。但是，這個(gè)提議被否決了，理由是當(dāng)前應(yīng)該急胰島素之所急，不應(yīng)該耗費(fèi)精力去做并不怎么相關(guān)的事情。

盡管有些看法不一致，但是大家還是抱著極大的熱情開展著對胰島素的研究工作。然而，到了1968年7月之后，一場席卷全國的風(fēng)暴開始愈演愈烈，北京大學(xué)和中國科學(xué)院開始進(jìn)行“清理階級隊(duì)伍”運(yùn)動(dòng)，一眾核心骨干被揪了出來，其中就包括范海福，因此他也錯(cuò)過了后續(xù)的研究工作。但是，當(dāng)時(shí)合作的同志都認(rèn)為，范海福的工作卓有成效，貢獻(xiàn)亦不可否認(rèn)。

圖3　范海福重建晶體學(xué)組(自左至右：古元新，鄭朝德，千金子，許章保，范海福，韓福森，鄭啟泰)

隨后，范海福被下放到五七干?！皠趧?dòng)改造”，直到1971年秋，范海福部分地恢復(fù)了科研工作。重新開始工作之后，范海福依然秉持著他的觀念：晶體學(xué)的發(fā)展必須在計(jì)算機(jī)的輔助下進(jìn)行。于是，在物理所的同事于淥、金英淑等幫助下，他學(xué)會(huì)了計(jì)算機(jī)編程并利用物理所從國外進(jìn)口的NOVA-1200小型電子計(jì)算機(jī)以“地下”的形式延續(xù)了那些被打斷了的晶體結(jié)構(gòu)分析方法研究。一位原先在物理所后來調(diào)到生物物理所的同事鄭啟泰是他的“同伙”(圖3)。他們繼續(xù)進(jìn)行直接法研究，并系統(tǒng)地探討了晶體結(jié)構(gòu)分析中的贗對稱性問題(有關(guān)論文發(fā)表于1975—1982年間的《物理學(xué)報(bào)》)。

6

首次走出國門：中國人自己的直接法在世界舞臺嶄露頭角

隨著風(fēng)暴逐漸停息，國家慢慢步入正軌。1978年，中國派出了一個(gè)晶體學(xué)代表團(tuán)參加國際晶體學(xué)會(huì)(IUCr)在波蘭華沙召開的第十一屆大會(huì)。在幾經(jīng)周折之后，范海福終于得以帶著這些成果代表中國科學(xué)院物理研究所和代表團(tuán)一起走出國門。

圖4 1978年，中國晶體學(xué)代表團(tuán)訪問Dorothy Hodgkin在英國的家(左二為范海福)

在IUCr大會(huì)上一位國際著名的晶體學(xué)家，意大利的C. Giacovazzo對范海福的墻報(bào)很感興趣，并就有關(guān)問題進(jìn)行了深入的討論。Giacovazzo后來在1980年出版的專著Direct Methods in Crystallography中用了近4頁的篇幅詳細(xì)地引述了中國科學(xué)院物理研究所在20世紀(jì)60—70年代所做的晶體學(xué)方法研究。IUCr大會(huì)之后，中國晶體學(xué)代表團(tuán)訪問了英國幾個(gè)著名的晶體學(xué)研究單位(圖4)。范海福在約克大學(xué)見到國際晶體學(xué)直接法先驅(qū)之一的M. M. Woolfson。他們是在一次晚宴上相識的，并相互介紹了各自的近期工作。Woolfson對范海福的工作展現(xiàn)出了非常濃厚的興趣，并決定臨時(shí)改變第二天的行程安排，將他個(gè)人的報(bào)告一分為二，一半時(shí)間留給范海福介紹他的工作。但是，由于當(dāng)時(shí)中方代表團(tuán)內(nèi)部存在嚴(yán)格的管理制度，范海福最終得到的時(shí)間只有10分鐘。然而，正是這10分鐘的精彩報(bào)告，深深地打動(dòng)了Woolfson。兩個(gè)研究組也從此確立了長達(dá)二十多年的合作關(guān)系，這也是中國科學(xué)院和英國皇家協(xié)會(huì)建立的國際合作關(guān)系里，持續(xù)時(shí)間最長的一個(gè)(圖5)。隨后，1995年范海福與Woolfson合作撰寫了一部專著Physical and Non-physical Methods of Solving Crystal Structures，由英國劍橋大學(xué)出版社出版。2000年前后的幾年間，英國皇家學(xué)會(huì)的網(wǎng)站曾經(jīng)用一整頁的篇幅介紹Woolfson和范海福兩個(gè)研究組合作的情況。

對于走出國門，晚年的范海福先生提到了自己的看法：“盡管我是45歲，才獲得出國的機(jī)會(huì)，跟很多人相比，是晚了很多。但是，也不完全都是弊端。很多人在思維不成熟的時(shí)候出去，特別是改革開放后出去的頭幾批人，由于國內(nèi)外科技水平落差太大，他們往往容易產(chǎn)生一種心態(tài)，就是外面一切都是好的，外國人說什么都是正確的。但是，我并不會(huì)這樣，我出國的時(shí)候，已經(jīng)獨(dú)立開展科研工作很多年，我對晶體學(xué)領(lǐng)域的情況，算是了解得比較清楚了。優(yōu)秀的、前沿的工作與文章，我都很熟悉。所以，當(dāng)我跟外國人交流的時(shí)候，能夠輕松判斷出，誰是真有水平、愿意友善交流的，誰又是不懂裝懂、在中國人面前擺譜的。此外，我給他們展示的成果，也是世界上獨(dú)一份的存在。這讓我有了更多的從容與自信，能夠更容易地去偽存真，理性和客觀地看待他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)與成果。我一直堅(jiān)持認(rèn)為，搞科研，最關(guān)鍵的就是不能盲從，需要有自己的判斷、要有自己的思考，要努力去創(chuàng)新。如果只是一味地人云亦云，科研是搞不出自己的特點(diǎn)來的。”

圖5 1985年，Michael Woolfson(左)與范海福(右)商訂科研合作協(xié)議

7

從簡單體系到復(fù)雜體系：諾獎(jiǎng)之后直接法的新天地

隨著直接法的發(fā)展，直接法解析單一結(jié)構(gòu)的時(shí)間周期從幾個(gè)禮拜，甚至從幾個(gè)月縮短到幾個(gè)小時(shí)，而且能處理的晶體的復(fù)雜程度也從二三十個(gè)獨(dú)立原子，擴(kuò)大到一百多個(gè)原子。這就使得直接法在小分子單晶體X射線結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域取得了主導(dǎo)地位。同時(shí)，直接法的突破促成了結(jié)構(gòu)化學(xué)理論的巨大變革，使得結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證可以高效進(jìn)行，在這個(gè)基礎(chǔ)上，藥物設(shè)計(jì)的理念在80年代提出，并得到了蓬勃發(fā)展。在一系列的突破性成果面前，1985年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了直接法的先驅(qū)J. Karle和H. Hauptman。這也使得直接法的影響力達(dá)到了巔峰，同時(shí)，也讓很多研究者開始懷疑，直接法是否還有前進(jìn)的空間。

圖6 1987年，范海福參加第十四屆國際晶體學(xué)大會(huì)(自左至右：李方華，陳琿，姚家星，范海福)

在1987年澳大利亞佩斯召開的第十四屆國際晶體學(xué)大會(huì)上(圖6)。范海福以“Outside the traditional field”為題作報(bào)告時(shí)指出，諾貝爾獎(jiǎng)之后的直接法應(yīng)該超越傳統(tǒng)領(lǐng)域去開拓新的應(yīng)用[3]，為此他提出了四個(gè)發(fā)展方向：(1)從單晶分析到粉晶分析；(2)從X射線晶體學(xué)到電子顯微學(xué)；(3)從周期性晶體到非公度調(diào)制晶體；(4)從小分子晶體到生物大分子晶體。這些前瞻性的想法在9年之后1996年的國際晶體學(xué)會(huì)議上得到同行的認(rèn)同。而那時(shí)，范海福帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在后三個(gè)方向上開展了一系列重要的工作，其理論方法水平已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。

7.1 從X射線晶體學(xué)到電子顯微學(xué)：在高溫超導(dǎo)結(jié)構(gòu)分析上的研究突破

X射線晶體學(xué)是范海福的主要研究領(lǐng)域，而電子顯微學(xué)是他夫人李方華的研究方向，這兩種技術(shù)是研究物體微觀結(jié)構(gòu)的重要方法。高分辨電子顯微學(xué)的特點(diǎn)是可以直接觀察晶體結(jié)構(gòu)，尤其適用于衍射方法難以解決的微小晶體的平均結(jié)構(gòu)以及缺陷晶體的局域結(jié)構(gòu)。但是這種手段也有不足之處，其一是電子顯微像并非樣品的真實(shí)結(jié)構(gòu)像，而是襯度傳遞函數(shù)的傅里葉變換和真實(shí)結(jié)構(gòu)像的卷積，其二是高分辨電子顯微像往往因電子光學(xué)系統(tǒng)的像差而產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，其分辨率又遠(yuǎn)低于相應(yīng)的電子衍射圖，多數(shù)情況下不足以辨認(rèn)單個(gè)原子。

范海福在與李方華的交流中敏銳地覺察到，X射線衍射分析中的直接法，實(shí)質(zhì)上也是一種特殊的圖像處理方法，如果將其應(yīng)用于高分辨電子顯微像的處理，有可能解決上述難題。為此，從20世紀(jì)70年代起，范海福帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)成員姚家星、古元新、千金子、鄭朝德和李方華團(tuán)隊(duì)合作，將衍射分析和顯微成像結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的高分辨解析。該方法可以在保留電子顯微分析種種優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，能夠?qū)⒁环胀ǖ母叻直骐娮语@微像復(fù)原為直接反映真實(shí)晶體結(jié)構(gòu)的圖像，并從中分辨出單個(gè)原子。該方法與國外慣常使用的處理方法相比，所需的實(shí)驗(yàn)工作量較少，計(jì)算過程也較簡捷，而且無需對被測試樣的結(jié)構(gòu) 預(yù)先有所了解。因此，該方法的成功實(shí)現(xiàn)，是X射線衍射分析與電子顯微成像之間的一種跨學(xué)科的聯(lián)合，創(chuàng)立了新型的圖像處理技術(shù)與方法[4]。

當(dāng)時(shí)只有中國開展了上述課題的研究，范海福團(tuán)隊(duì)取得的研究成果，很快引起了國際上衍射分析和電子顯微學(xué)界的廣泛注意。1987年，他們在一次國際晶體學(xué)方法講習(xí)班上向同行們介紹了用于高分辨電子顯微學(xué)圖像處理的新方法——“兩步法”。1988年，他們用氯代酞氰銅結(jié)構(gòu)做模擬電子顯微像計(jì)算，通過結(jié)構(gòu)因子振幅和相角的外推來提高電子顯微像的分辨率，將分辨率從2 ?提升至1 ?。1990—1991年，他們用“兩步法”處理氯代酞氰銅的實(shí)驗(yàn)電子顯微像和電子衍射圖。1994年，這一方法被成功地用于處理一張高Tc超導(dǎo)材料Bi-2212的高分辨電子顯微像[5]。經(jīng)處理后的圖像，除校正了畸變外，還將圖像的分辨率從2 ?提高到1 ?。Cu-O層上的氧原子也清晰可見(圖7)。

圖7　采用“兩步法”處理電子顯微學(xué)圖像，得到的高Tc超導(dǎo)體Bi-2212的非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)

此后，部分工作經(jīng)柯俊教授和李林教授推薦，作為國際上同類工作中所獲得的最佳結(jié)果，于1991年獲中國物理學(xué)會(huì)第二屆葉企孫物理獎(jiǎng)。

同時(shí)，他們的工作在十個(gè)國際會(huì)議上作了邀請報(bào)告，引起了廣泛關(guān)注，獲得了國際同行的高度評價(jià)。1985年英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、Bristol大學(xué)物理系教授J. M. Steeds訪問中國后，在給皇家學(xué)會(huì)的報(bào)告中指出“這是一項(xiàng)激動(dòng)人心的工作”。美國Buffalo醫(yī)學(xué)研究中心電子顯微學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、國際知名電子顯微學(xué)專家D.Dorset在1989年3月14日寫給中國電子顯微學(xué)理事長郭可信院士的信中說，這種提高分辨率的方法比日本人的有效。電子顯微學(xué)方面影響力最高的國際期刊Ultramicroscopy主編E. Zeitler在1991年11月27日轉(zhuǎn)來“關(guān)于用高分辨電子顯微圖像處理方法測定未知晶體結(jié)構(gòu)”論文的審稿意見：論文做出了重要貢獻(xiàn)，應(yīng)祝賀作者做出了如此好的工作。

范海福在一次報(bào)告中，講到了他在電子顯微學(xué)圖像處理方面的研究工作：...我們在80年代的文章就討論了這個(gè)問題：MULTAN軟件是電鏡圖像的通用分析軟件，但是它計(jì)算的相位在我們看來是非常粗糙的，因此，我們只利用它算出來的品質(zhì)因子，來推算離焦量，然后再用我們的方法來計(jì)算相位，進(jìn)而進(jìn)行分辨率的擴(kuò)展。這樣的做法，是世界上第一次用，是超越式的，是本質(zhì)的發(fā)展。

7.2　從周期性晶體到非公度晶體：挑戰(zhàn)困難的非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)

通常在晶體結(jié)構(gòu)分析中，都假定晶體具有嚴(yán)格的三維周期性，但實(shí)際晶體的原子排布往往存在元素置換、缺位或偏離平均位置等缺陷。如果缺陷分布的周期不是晶體周期的整倍數(shù)，則形成非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)，它是晶體缺陷長程有序分布的一種形式。所有非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的測定均屬于晶體結(jié)構(gòu)分析中公認(rèn)的困難問題。

范海福于1970年代首先建立了在高維空間中用直接法測定超結(jié)構(gòu)的理論。之后，1985年范海福帶領(lǐng)姚家星等人獨(dú)立建成了國際上第一個(gè)能全自動(dòng)處理晶體超結(jié)構(gòu)衍射數(shù)據(jù)的直接法程序SAPI-85(SAPI自左至右是Structure Analysis Program with Intelligent control的縮寫；自右至左則是Institute of Physics，Academy of Sciences的簡稱)[4]。1987年，范海福帶領(lǐng)博士生郝權(quán)、劉一葦?shù)冗M(jìn)一步將直接法推廣到多維空間，建立了國際上首個(gè)測定非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的直接法相位推演理論[6]。1990—1999年，范海福團(tuán)隊(duì)用多維直接法進(jìn)行電子衍射分析，不依賴于任何假想的調(diào)制模型，成功地研究了一系列非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)礦物(K2O·7Nb2O5)、 多個(gè)高溫超導(dǎo)體(Bi-2223，Bi-2212，Bi-2201)，以及一個(gè)有機(jī)物的晶體(Co(mnt)2(CH2Cl2)0.5)。典型的代表是他們將此方法成功用于研究高溫超導(dǎo)材料Bi-2223晶體的非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)[7]。有關(guān)結(jié)果由趙忠賢院士在1991年的諾貝爾九十周年慶典期間的關(guān)于低維系統(tǒng)問題的學(xué)術(shù)會(huì)議上向國際超導(dǎo)界展示(圖8)。

圖8 Bi-2223晶體的非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)

1992—1997年，范海福帶領(lǐng)萬正華、莫有德、胡建軍、付正清、姚家星、鄭朝德、鄭曉鳳，進(jìn)一步建立并發(fā)展了求解組合結(jié)構(gòu)的多維空間直接法，并發(fā)展了相應(yīng)的計(jì)算程序SAPI-91，DIMS和SPGR4D。1996年，在范海福獲評發(fā)展中國家科學(xué)院院士的評議中，Woolfson明確指出，范海福是至今為止，利用直接法解決非公度問題的第一人。1997年，原荷蘭現(xiàn)德國工作的一位著名的研究組合晶體和非公度調(diào)制晶體的科學(xué)家S. van Smaalen教授采用了該方法。同年，范海福應(yīng)邀參加意大利Erice電子晶體學(xué)講習(xí)班介紹了這一方法。2003年，范海福團(tuán)隊(duì)將用于電子顯微學(xué)圖像處理以及用于從頭測定非公度調(diào)制晶體結(jié)構(gòu)的直接法程序，整合到程序包VEC (Visual computing in Electron Crystallography，圖9)中[8]。該程序自發(fā)布以來，已有來自66個(gè)國家和地區(qū)的三千多人下載。范海福所在的科研團(tuán)隊(duì)因晶體贗對稱性和超結(jié)構(gòu)求解的研究以及SAPI軟件包的開發(fā)等工作，獲得1987年國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

圖9　電子晶體學(xué)軟件包VEC

7.3　從小分子晶體到生物大分子晶體：開拓直接法更為廣闊的應(yīng)用空間

蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單對同晶置換法(SIR)或單波長反常散射(SAD)是重要的解析方法。但從SIR或SAD的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能唯一確定衍射相位，這就是所謂的“相位模糊(phase ambiguity)”問題，它成為使用SIR或SAD方法必須設(shè)法克服的障礙。

范海福在其1965年的第二篇論文中提出用直接法中的“分量關(guān)系式”(由范海福首先提出的一種變形Sayre方程)破解SIR或SAD的相位模糊問題(圖10)。1982年，諾獎(jiǎng)得主H. Hauptman發(fā)表了整合直接法和SAD數(shù)據(jù)的論文，其目標(biāo)和范海福1965年的論文相同，但方法各異。從1984年起，范海福帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)(古元新、鄭朝德、郝權(quán)、沙炳東、王佳偉、鄭曉鳳、劉玉東、廖旺才)在1965年論文的基礎(chǔ)上作了重大的改進(jìn)和發(fā)展，并發(fā)表了一系列論文[4]。這些成果得到國際同行，包括競爭對手的肯定。范海福在當(dāng)年的基金申請中提到：“……這一研究方向自80年代以來一直是國際上直接法研究的一個(gè)重點(diǎn)，國外的研究工作包括由諾貝爾獎(jiǎng)得主H.Hauptman的小組、意大利晶體學(xué)會(huì)主席C.Giacovazzo的小組、國際晶體學(xué)會(huì)主席H.Schenk的小組等，但至今還未能在使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)中取得有意義的結(jié)果，我們在這方面則大大領(lǐng)先了一步……”

圖10　直接法的原理與核心公式

1988年6月至8月，范海福應(yīng)邀在美國哈佛大學(xué)阿貢國家實(shí)驗(yàn)室等一系列歐美知名研究單位就此項(xiàng)工作做了學(xué)術(shù)報(bào)告(圖11)，得到國際上直接法同行的一致好評。1988年美國科學(xué)院委派了一個(gè)生物技術(shù)代表團(tuán)訪問中國，對有關(guān)工作進(jìn)行全面的調(diào)研。其出訪報(bào)告寫成“Biotechnology in China”一書(美國科學(xué)出版社1989年出版)，認(rèn)真地評述和充分地肯定了范海福研究組在20世紀(jì)80年代中期的工作：“……中國的某些研究已經(jīng)達(dá)到國際水平……在北京物理研究所，……他們是最早發(fā)展并使用隨機(jī)起始、從頭相位推定技術(shù)的一員……這對蛋白質(zhì)工程將有廣泛而重要的含義?！?/p>

圖11 1988年，范海福(左)訪問美國哈佛大學(xué)

范海福的后續(xù)工作證實(shí)了美國考察團(tuán)的預(yù)見。1990—1999年，他用直接法解析了多套分辨率在2.0—3.0?之間的未知結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了多個(gè)國際上的“首次”記錄。2000年，用于推演SAD或SIR衍射相位的直接法程序OASIS(One-wavelength Anomalous Scattering and Single Isomorphous Substitution)首次發(fā)行[9]，隨后十余年，OASIS程序進(jìn)行了持續(xù)的更新。

后來范海福在一次報(bào)告中提到：我們用的直接法公式和OASIS程序，不是Cochran概率，也不是什么MULTAN，就是P+公式。P+公式包含著我們自己的創(chuàng)造，吸納了蛋白質(zhì)晶體學(xué)的不閉合度、雙峰概率分布，把0到2π的相角，變成一個(gè)正負(fù)號，再吸納了部分結(jié)構(gòu)的相角貢獻(xiàn)，原來的直接法沒有這些東西(現(xiàn)在也沒有多少含有)。這樣的設(shè)計(jì)，讓正空間和倒空間信息有了交流的平臺，特別有利于進(jìn)行雙空間迭代……2010年范海福在Phys. Status Solidi. 雜志上發(fā)表了一篇綜述文章[10]，對物理所近五十年來的直接法研究做了詳細(xì)的介紹。其中包含的成果是范海福作為一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的代表獲得1996年第三世界科學(xué)院物理學(xué)獎(jiǎng)(TWAS)以及2006年陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)的學(xué)術(shù)依據(jù)。

圖12　利用生物大分子晶體解析程序IPCAS2.0解析的生物大分子結(jié)構(gòu)

2015年，范海福帶領(lǐng)張濤、武麗杰、韓普將OASIS升級為新一代的軟件包IPCAS (Iterative Protein Crystal-structure Automatic Solution)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)處理到模型構(gòu)建的全流程自動(dòng)化處理[11]。香港大學(xué)的郝權(quán)教授利用IPCAS將6.9 ?的冷凍電鏡相位拓展至2.3 ?的晶體衍射數(shù)據(jù)中，實(shí)現(xiàn)了生物大分子結(jié)構(gòu)的高精度解析(圖12)。這是國際上首次完成的超低分辨率的冷凍電鏡數(shù)據(jù)與高分辨晶體衍射數(shù)據(jù)融合的成功案例[12]。2020年，范海福帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員丁瑋將IPCAS升級為2.0版本，同年，IPCAS入選蛋白數(shù)據(jù)庫PDB推薦軟件列表[13]。截止于2022年，全球50多個(gè)國家地區(qū)的科研人員下載了OASIS/IPCAS，完成了多項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性且重要結(jié)構(gòu)的解析工作，如“α型核糖核酸酶P的結(jié)構(gòu)”[14]，“酵母線粒體外膜轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體成員Tom70p的晶體結(jié)構(gòu)”[15]，“DctB傳感器結(jié)構(gòu)”[16]等。

綜上所述，直接法的發(fā)展是整個(gè)晶體學(xué)衍射結(jié)構(gòu)分析方法的縮影，而范海福在直接法上的貢獻(xiàn)是世界晶體學(xué)發(fā)展史上的一塊瑰寶。2002—2003年，世界上發(fā)行最早的晶體學(xué)刊物《德國晶體學(xué)報(bào)》(Z. Krist )為紀(jì)念其創(chuàng)刊125周年，出版了三部專輯：(1)125位晶體學(xué)家論晶體學(xué)；(2)蛋白質(zhì)晶體學(xué)方法；(3)電子晶體學(xué)。在世界上眾多晶體學(xué)研究單位當(dāng)中，只有范海福同時(shí)在三部專輯上都發(fā)表了特邀文章[17—19]。這是對范海福在上述晶體學(xué)領(lǐng)域杰出工作的高度肯定。

8

展望新技術(shù)：晶體學(xué)的未來

(1)迎接硬X射線自由電子激光

眾所周知，21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，對生物大分子的結(jié)構(gòu)研究正在世界各地興起。隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，原子尺度微觀結(jié)構(gòu)解析的對象正從晶態(tài)向更加廣闊的非晶態(tài)過渡。范先生認(rèn)為，在這一過程中冷凍電鏡是一個(gè)當(dāng)仁不讓的先鋒，它能夠?qū)σ旱獪囟认虏ＡB(tài)冰層中的生物樣品進(jìn)行直接的高分辨成像與結(jié)構(gòu)分析；而基于高強(qiáng)度同步輻射光源或者硬X射線自由電子激光的X射線衍射分析則是責(zé)無旁貸的主力軍。X射線自由電子激光能夠以超短的強(qiáng)脈沖，記錄生物大分子在常溫、常壓下這一生理狀態(tài)下的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)過程，這一技術(shù)特點(diǎn)是其他技術(shù)方法所無法比擬的。

2010年，美國的硬X射線自由電子激光裝置LCLS (Linac Coherent Light Source)正式投入使用。2010年9月，范海福以“迎接硬X射線自由電子激光”為題，在中國科學(xué)院物理研究所的“戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)”上作報(bào)告。他指出，硬X射線激光的出現(xiàn)，將使在20世紀(jì)發(fā)展起來的、對人類社會(huì)產(chǎn)生了巨大影響的“X光科技”發(fā)生根本性的變革。我國應(yīng)該在以硬X射線激光為光源的X光科技方面有所作為，而且就物理所已有的條件，完全有可能讓分析方法先行。2010年10月，物理所范海福等8位院士聯(lián)名向中國科學(xué)院提交了一份有關(guān)硬X射線激光的項(xiàng)目建議書。2011年8月，在上海同步輻射光源召開的一個(gè)國際學(xué)術(shù)會(huì)議(Workshop on Science with Free Electron Lasers)上，范海福以“Diffraction phasing for nano-crystals and particles”為題作報(bào)告指出：(1)在硬X射線激光的相干衍射成像中，相位推演(phasing)仍然是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)；(2)目前如果將使用的“oversampling phasing”和蛋白質(zhì)晶體學(xué)中習(xí)用的方法聯(lián)合，會(huì)顯著地優(yōu)于單獨(dú)使用二者之一。范海福明白，在他退出科研第一線之前，X射線激光相干衍射成像的數(shù)據(jù)分析方法研究可能還來不及獲得重大的成果。但是他堅(jiān)信，一項(xiàng)有生命力的前瞻性研究，不愁沒有后來人；重大的科研成果，會(huì)偏愛那些踏實(shí)、認(rèn)真、堅(jiān)韌不拔的探索者。

(2)人工智能與結(jié)構(gòu)解析

2021年，基于人工智能的結(jié)構(gòu)預(yù)測工具AlphaFold2橫空出世，在無數(shù)人驚呼晶體學(xué)家的末日即將到來之際，范先生冷靜而又細(xì)致地回顧了結(jié)構(gòu)預(yù)測的前世今生，進(jìn)而非常有信心地跟我們談起他的看法：結(jié)構(gòu)預(yù)測從來不是什么新興產(chǎn)物，19世紀(jì)60年代，晶體學(xué)家就開始使用預(yù)測的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展使得結(jié)構(gòu)解析的門框降低，但并不意味著，結(jié)構(gòu)解析領(lǐng)域已經(jīng)可以離開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和人為分析。相反，該技術(shù)的突破，將引領(lǐng)晶體結(jié)構(gòu)解析工作往高通量、高精度、多構(gòu)象方面發(fā)展，這就正好為晶體學(xué)家開啟了一扇新的大門。同時(shí)，范海福指出，預(yù)測從來不可能脫離實(shí)驗(yàn)而單獨(dú)存在，特別是對于一些困難的案例，如超大復(fù)合物、長螺旋結(jié)構(gòu)等，如何邁過這萬里長征的最后一步，仍然是當(dāng)前重要的科學(xué)議題。在這一思路的引領(lǐng)下，范先生提出，可以將傳統(tǒng)的直接法方法以及雙空間迭代的框架與結(jié)構(gòu)預(yù)測技術(shù)結(jié)合，為晶體結(jié)構(gòu)解析方法開拓了新的思路。

9

永不止步的斗士

2018年因?yàn)樯眢w原因，范海福先生住進(jìn)了養(yǎng)老院，盡管身體已經(jīng)被各種疾病折磨得千瘡百孔，但我們從來沒有在他那里感受到一丁點(diǎn)的負(fù)面情緒。他依然堅(jiān)持每天查閱大量的學(xué)術(shù)資料，依然堅(jiān)持逐字逐句地幫學(xué)生修改論文，而他最開心的事情，就是跟學(xué)生電話連線：從當(dāng)前的研究工作，聊到最前沿的AI技術(shù)，再聊到他當(dāng)年坎坷的科研經(jīng)歷。他對學(xué)術(shù)未來的高瞻遠(yuǎn)矚、對科研工作的嚴(yán)格認(rèn)真、對當(dāng)前困難的積極樂觀，感染著每一位后來者。

物理所考慮到范先生年事已高，多次嘗試為其做一期專題節(jié)目。范先生每次都拒絕了，理由很簡單：“還沒到那個(gè)時(shí)候?！泵磕晡锢硭M織領(lǐng)導(dǎo)去養(yǎng)老院探望范先生，他聊得最多的仍然是當(dāng)前的研究工作和未來的發(fā)展趨勢，似乎從來沒覺得自己有退居二線的一天。然而，新冠疫情的突然襲來，讓范先生的健康急劇惡化，但他在ICU給我的最后一通電話，仍然帶著不甘與遺憾：

“……如果這一次，我還能挺過去，希望跟大家一起繼續(xù)做點(diǎn)事，我們這幾年的合作是愉快的，未來也還有很多事情可以一起做，現(xiàn)在撒手，我是不甘心的；如果不能，那請你替我感謝所有幫助過我的人。”

盡管范先生最終還是離我們而去，但每當(dāng)我陷入困境難以自拔，我總能想起范先生，仿佛仍能聽到他還在跟我笑談那段艱苦的歲月。然后，我就會(huì)覺得相比起來，這點(diǎn)困難又算得了什么呢？還是繼續(xù)干吧，方法總比困難多，再花點(diǎn)時(shí)間總能搞定的！

圖13 2018年教師節(jié)，作者與范海福先生留影

我在2008年作為博士生加入范先生研究團(tuán)隊(duì)，2011年畢業(yè)后在中國科學(xué)院生物物理研究所工作，2017年在范先生的邀請下重新回到物理所，成為了團(tuán)隊(duì)里唯一在職的工作人員，現(xiàn)為物理所軟物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的主任工程師。一直以來，范先生對我的指導(dǎo)與關(guān)愛無微不至，在科研上，范先生是嚴(yán)厲的老師，在傾囊相教的同時(shí)不允許我有一絲的馬虎與懈??；在生活上，范先生是和藹可親的長輩，他高尚的品德和超群的人格魅力時(shí)刻感染著我(圖13)。而同為廣東人，我與范先生有更多的默契與共識，這讓我有機(jī)會(huì)根據(jù)他生前的口述和檔案室保留的材料整理出上述文章。此外，范先生的好友趙忠賢、古元新、翁羽翔等老師以及范先生的學(xué)生郝權(quán)、張濤、姚德強(qiáng)、李增茹等也根據(jù)各自的回憶提供了諸多素材，在此一并感謝。

參考文獻(xiàn)

[1] 范海福. 物理學(xué)報(bào)，1965，21：1105

[2] 范海福. 物理學(xué)報(bào)，1965，21：1114

[3] Fan H F. Acta Cryst.，1987，A43：C279

[4] Fan H F. Direct Methods，Macromolecular Crystallography & Crystallographic Statistics. World Scientific，Singapore，1987. pp.400—409；339—348；141—150

[5] Fu Z Q，Huang D X，Li F H et al. Ultramicroscopy，1994，54：229

[6] Hao Q， Liu Y W， Fan H F. Acta Cryst.，1987， A43：820

[7] Fan H F. Microscopy Research and Technique，1999，46：104

[8] Wan Z H，Liu Y D，F(xiàn)u Z Q et al. Z. Krist.，2003，218：308

[9] Fan H F. J Appl. Cryst.，2000，33：980

[10] Fan H F. Phys. Status Solidi.，2010，207：2621

[11] Zhang W Z， Zhang H M， Zhang T et al. Acta Cryst.，2015，D71：1487

[12] Zeng L， Ding W， Hao Q. IUCrJ，2018，5：382

[13] Ding W， Zhang T， He Y et al. J. Appl. Cryst.，2020，53：253

[14] Krasilnikov A S，Xiao Y，Pan T et al. Science，2004，306(5693)：104

[15] Wu Y K，Sha B D. Struct. Mol. Biol.，2006，13：589

[16] Zhou Y F，Nan B Y，Nan J et al. J. Mol. Biol.，2008，383：49

[17] Gu Y X，Jiang F，Sha B D et al. Z. Krist.，2002，217：710

[18] Fan H F. Z. Krist.，2002，217：304

[19] Wan Z H，Liu Y D，F(xiàn)u Z Q et al. Z. Krist.，2003，218：308

（參考文獻(xiàn)可上下滑動(dòng)查看）

歡迎訂閱2026年《物理》雜志

期刊介紹

01

《物理》是由中國科學(xué)院物理研究所和中國物理學(xué)會(huì)主辦的權(quán)威物理類中文科普期刊，注重學(xué)科性與科普性相結(jié)合，秉承“輕松閱讀，享受物理”的辦刊理念，集學(xué)科大家之力，追蹤物理學(xué)成果，服務(wù)物理學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)學(xué)科交叉，讓科學(xué)變得通俗易懂。已成為我國眾多物理專業(yè)的大學(xué)生、研究生、物理學(xué)家案頭常讀的刊物之一。

作者：眾多活躍在科研、教學(xué)一線的院士、專家。

讀者：物理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科(如化學(xué)、材料學(xué)、生命科學(xué)、信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)等)的研究人員、教師、技術(shù)開發(fā)人員、科研管理人員、研究生和大學(xué)生，以及關(guān)注物理學(xué)發(fā)展的讀者。

欄目：特約專稿、評述、熱點(diǎn)專題、前沿進(jìn)展、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、研究快訊、物理攫英、物理學(xué)史和物理學(xué)家、物理學(xué)漫談、物理教育、人物、科學(xué)基金、物理新聞和動(dòng)態(tài)、書評和書訊等。

期刊訂閱

02

訂閱方式：編輯部直接訂閱優(yōu)惠價(jià)240元/年，全國包郵。

方式1

- 微信訂閱 -

(此訂閱方式僅針對需要對公開電子發(fā)票的讀者，且務(wù)必提供正確的單位名稱和單位稅號)

在“物理所財(cái)務(wù)處”微信公眾號繳費(fèi)，操作如下：公號下方“業(yè)務(wù)辦理”-“訂刊費(fèi)”-收費(fèi)部門“《物理》編輯部”，之后填寫相應(yīng)信息。如有問題，可添加編輯微信咨詢：18627635857。

方式2

- 銀行匯款 -

開戶行：中國農(nóng)業(yè)銀行北京科院南路支行

戶 名：中國科學(xué)院物理研究所

帳 號：11250101040005699

（請注明“《物理》編輯部”，匯款成功后請及時(shí)聯(lián)系編輯部登記郵寄地址）

編輯部聯(lián)系方式：

咨詢電話：010-82649277；82649029

Email：physics@iphy.ac.cn

贈(zèng)閱活動(dòng)

03

為答謝廣大讀者長期以來的關(guān)愛和支持，《物理》編輯部特推出優(yōu)惠訂閱活動(dòng)：凡直接向編輯部連續(xù)訂閱2年《物理》雜志，將獲贈(zèng)《歲月有情- <物理> 50周年紀(jì)念本》。內(nèi)有自1972年至2022年《物理》發(fā)表的50篇精選文章信息，掃描對應(yīng)的二維碼，可重溫經(jīng)典之作，感悟物理科學(xué)的真諦，領(lǐng)略學(xué)科大家的風(fēng)采。希望讀者們愛上《物理》!