一、生平簡(jiǎn)介
福井謙一（Kenichi Fukui,1918?1998年），日本量子化學(xué)家。
1918年10月4日，福井出生于日本奈良縣井戶野町的一個(gè)職員家庭，他的父親畢業(yè)于東京商科大學(xué)，供職于一家英國(guó)公司。家境富裕的福井自幼便受到良好的教育，不僅學(xué)習(xí)過《論語》等傳統(tǒng)典籍，同時(shí)也受到歐美文化和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的熏陶。中學(xué)時(shí)代的福井謙一先后就讀于大阪府立今宮初級(jí)中學(xué)和舊制大阪高中，他的數(shù)學(xué)與德語成績(jī)優(yōu)異，但是這位日后的理論化學(xué)家卻對(duì)中學(xué)化學(xué)非常不感興趣。在進(jìn)入大學(xué)的升學(xué)考試中，福井受到家族親戚，京都帝國(guó)大學(xué)工業(yè)化學(xué)系教授喜多源逸的影響，選擇了自己最不喜歡的化學(xué)作為終身的專業(yè)。
1938年福井考入京都大學(xué)工業(yè)化學(xué)系，進(jìn)入大學(xué)的福井沒有放棄自己對(duì)數(shù)學(xué)的興趣，選修了大量數(shù)學(xué)和理論物理方面的課程，在這一時(shí)期打下了堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)。1941年福井大學(xué)畢業(yè)，進(jìn)入京都大學(xué)燃料化學(xué)系兒玉信次郎教授的實(shí)驗(yàn)室攻讀碩士學(xué)位。兒玉信次郎早年留學(xué)德國(guó)，返回日本時(shí)帶回了大量歐洲的書籍資料，當(dāng)時(shí)的歐洲量子理論正出于空前的發(fā)展之中，福井謙一通過這些珍貴的書籍，接觸到了當(dāng)時(shí)理論科學(xué)研究前沿。l943年任京都大學(xué)講師，1948年福井獲得了他的博士學(xué)位。
畢業(yè)后的福井留在京都大學(xué)燃料化學(xué)系，在一間條件簡(jiǎn)陋的研究室中從事理論研究。1951年起任京都大學(xué)物理化學(xué)教授。同年，福井謙一發(fā)表了前線軌道理論的第一篇論文《芳香碳?xì)浠衔镏蟹磻?yīng)性的分子軌道研究》奠定了福井理論的基礎(chǔ)。福井初期的工作并不為人們所認(rèn)可，他的同事和上司認(rèn)為福井不專心從事應(yīng)用化學(xué)的研究，而是希望提出全新的化學(xué)基礎(chǔ)理論，并且希望將當(dāng)時(shí)還不為化學(xué)界所接受的量子力學(xué)引入到化學(xué)領(lǐng)域中，是不切實(shí)際和狂妄的；日本學(xué)術(shù)界對(duì)福井的理論也并不重視，直到1960年代，歐美學(xué)術(shù)界開始大量引用福井的論文之后，日本人才開始重新審視福井理論的價(jià)值。由于福井在前線軌道理論方面開創(chuàng)性的工作，京都大學(xué)逐漸形成了一個(gè)以他為核心的理論化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，福井學(xué)派也成為量子化學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要的學(xué)派。
1981年福井謙一與提出分子軌道對(duì)稱性守恒原理的美國(guó)科學(xué)家霍夫曼分享了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。同年，他又獲得了美國(guó)科學(xué)院外籍院士、歐洲藝術(shù)科學(xué)文學(xué)院院士、日本政府文化勛章、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員等一系列榮譽(yù)。1982年福井從京都大學(xué)退休，被京都工藝?yán)w維大學(xué)（京都技術(shù)學(xué)院）聘為校長(zhǎng)，同時(shí)擔(dān)任福井基礎(chǔ)化學(xué)研究所所長(zhǎng)、京都基礎(chǔ)化學(xué)研究院理事等職。
二、學(xué)科貢獻(xiàn)
福井謙一在長(zhǎng)期從事量子化學(xué)理論并對(duì)有機(jī)化合物的研究中，總結(jié)出著名的前線軌道理論。他指出化合物分子的許多性質(zhì)主要出最高占據(jù)分子軌道相最低未占分子軌道所決定的。凡是處于前線軌道的電子，可優(yōu)先配對(duì)。這對(duì)選擇有機(jī)合成反應(yīng)路線起決定性作用。1951年福并謙一提出這一理論時(shí)，并未引起人們的注意。1959年伍德沃德和雷夫曼首先肯定這一理論的價(jià)值，并用它來研究周環(huán)反應(yīng)的立體化學(xué)選擇定則，進(jìn)一步把它發(fā)展成為分子軌道對(duì)稱守恒原理。這些發(fā)現(xiàn)不僅解釋了以前化學(xué)反應(yīng)中的一些不能解釋的現(xiàn)象，而且能預(yù)測(cè)許多化學(xué)反應(yīng)是否能進(jìn)行。維生素B12的合成就是在前線軌道理論和分子軌道對(duì)稱守恒原理指導(dǎo)下極成功的例子。
1、前線軌道理論
前線軌道理論是福井謙一賴以成名的理論，這一理論將分子周圍分布的電子云根據(jù)能量細(xì)分為不同能級(jí)的分子軌道，福井認(rèn)為有電子排布的，能量最高的分子軌道（即最高占據(jù)軌道HOMO）和沒有被電子占據(jù)的，能量最低的分子軌道（即最低未占軌道LUMO）是決定一個(gè)體系發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵，其他能量的分子軌道對(duì)于化學(xué)反應(yīng)雖然有影響但是影響很小，可以暫時(shí)忽略。HOMO和LUMO便是所謂前線軌道。
福井提出，通過計(jì)算參與反應(yīng)的各粒子的分子軌道，獲得前線軌道的能量、波函數(shù)相位、重疊程度等信息，便可以相當(dāng)滿意地解釋各種化學(xué)反應(yīng)行為，對(duì)于一些經(jīng)典理論無法解釋的行為，應(yīng)用前線軌道理論也可以給出令人滿意的解釋。前線軌道理論簡(jiǎn)單、直觀、有效，因而在化學(xué)反應(yīng)、生物大分子反應(yīng)過程、催化機(jī)理等理論研究方面有著廣泛的應(yīng)用。
2、內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)法
過渡態(tài)理論認(rèn)為，化學(xué)反應(yīng)的過程就是體系從勢(shì)能面上的一個(gè)最低點(diǎn)經(jīng)過某一特定途徑，滑動(dòng)到另一個(gè)最低點(diǎn)的過程，研究體系滑動(dòng)在勢(shì)能面上留下的軌跡，是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一項(xiàng)任務(wù)，福井提出的內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)法可以闡明體系在反應(yīng)途徑上每一處所受到的作用力與核位移之間的關(guān)系。
3、量子化學(xué)直觀化
無論是前線軌道理論還是內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)法，都是將復(fù)雜、抽象的量子化學(xué)公式轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單直觀的近似理論，福井謙一所有的工作都是圍繞量子化學(xué)直觀化這一目標(biāo)進(jìn)行的，通過他提出的理論，傳統(tǒng)的化學(xué)家可以不經(jīng)過抽象的公式推導(dǎo)和計(jì)算，直接使用量子化學(xué)的理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，為他們打開了理論化學(xué)神秘的大門。為此福井專門編寫了《圖解量子化學(xué)》一書，這部書是非理論化學(xué)專業(yè)工作者了解量子化學(xué)的經(jīng)典讀物。
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