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【物理巨人】科苑中的一棵常青树——记固体物理学家黄昆教授

 乡巴佬 2016-04-06



1985年盛夏的一天,中国科学院学部委员(院士)、半导体研究所名誉所长黄昆教授收到第三世界科学院院长、国际理论物理中心主席萨拉姆教授发来的一封电报,电文如下:“黄昆教授,我荣幸地通知您,在7月7日举行的全体大会上,您已被选为第三世界科学院院士,仅致良好的祝愿。”黄昆教授已经不是第一次接受这样的荣誉了。1980年,他被选为瑞典皇家科学院外籍院士,他是这个以评选诺贝尔科学奖而闻名于世的科学院中唯一的中国科学家,作为一位对于固体物理学做出卓越贡献的科学家黄昆教授来说,接受这些荣誉也是受之无愧的。



○ 2001年与王选共同获最高国家科学技术奖


早在青年时代,黄昆就以固体物理学中的重要成果“黄散射”、“黄-佩卡尔理论”、“黄方程”以及与近代物理学大师M.波恩合著《晶格动力学》一书而闻名于国际物理学界。


新中国成立不久,1951年黄昆由海外归来,按照事先的约聘任教于北京大学。1977年11月出任中国科学院半导体研究所所长,1983年任名誉所长。三十五年中,黄昆教授呕心沥血为新中国培养和造就了一批又一批的物理学家,同时也继续研究固体物理学中一些重要而基本的问题,在晶格弛豫和多声子跃迁理论方面不断做出新贡献。现在年近古稀的黄先生,仍然孜孜不倦地勤奋工作着,不断思考着,指导许多研究课题的进行,还亲自动手做具体计算,在科学道路上永不停歇地攀登。作为他身边的科研人员和学生,我们都深深地为之感动。

我们赞美他——科苑中的一棵常青树。




严谨的学风





黄昆生于1919年,自小勤奋好学,天赋又高,学习成绩很优秀。在燕京大学物理系学习时,就喜欢和同学讨论问题,并时有独到的见解。1941年,他来到昆明西南联大任物理系助教,1942年考上该校物理系研究生,导师是著名物理学家吴大猷教授(现任台湾“中央研究院”院长)。当时云南虽然是抗战后方,生活和工作条件十分艰难,而西南联大人才云集,学术空气极为活跃,随吴大猷先生工作,对黄昆以后从事固体物理的研究有着深远影响。


1945年黄昆到英国柏雷斯托尔大学,做了莫特教授的研究生。莫特教授当时已是国际上著名的固体物理学家,他对许多物理现象有独到的见解,在物理学不少方面做了开创性工作。莫特教授有很深的洞察力,善于在错综复杂的现象中抓住本质,强调物理模型、物理思想,用简洁的方法把主要问题概括出来。黄昆在莫特教授的影响下,在多年的研究实践中,形成了独特的治学风格。


黄昆作为一个理论物理学家,对实验一直怀着极大的兴趣和关注。实验中发现的问题,从理论上进行研究,做出深刻的结论。他的绝大部分理论创造,都是从具体实验现象的矛盾出发、分析前人工作中的问题,紧紧抓住问题的核心进行深入的理论研究,从而得出一般性的、物理上有创新性的概念,发展新的理论。他不赞成脱离实验闭门造车式的理论研究,也不赞成用过于繁琐的方法而陷于教学公式之中。但是在具体的计算中,他又十分仔细,十分严谨,每个公式都要认真推导和反复计算。他善于用简单明确的模型方法去解决复杂的问题,而这正是建立在他的精深的学术思想的基础之上的。如处理与晶格弛豫有关的多声子过程理论的方法,事实上是多年之后物理学上才明确提出的动力学时对称破缺有联系的。电磁基元问题,多频模型也都是用简单明确的模型得出非常重要的结论。



○ 1974年,黄昆、邓稼先、黄宛、周光召、杨振宁(从左至右)在一起


黄昆强调基础知识的重要性,但反对脱离实际漫无边际地“打基础”,他特别强调研究工作的主动性,主张独立思考,对问题做出自己的判断。他自己就不迷信权威和文献,对所研究的问题常常独立地从最基本的概念开始研究。


对待学问,黄昆教授是那样的认真,对任何一个未深入理解的问题或观点,从不轻易放过。每次讲课都做认真的准备。对待研究成果都经过反复审核,对自己的论文可以说是字斟句酌。因此,他的著作能经得起时间的考验。


黄昆教授是一位有声望的科学家,但在研究集体内是提倡和发扬学术民主的典范。他极力提倡开展各种学术活动,和实验工作者及年轻的科学工作者一起讨论,是他最喜欢的科学活动。对于有争议的问题,在没有完全弄清楚之前,他绝不轻易下结论。他不迷信权威,但却非常重视做出重要成果的年轻人。他说,一个研究所能否办好,与补充有朝气的优秀青年有很大关系。他对自己指导的研究生,在每一个环节上都严格要求,极端负责。他的第一个博士生是本文作者之一王炳燊,1985年以优秀的成绩和有价值的研究论文通过了答辩。另一名在他指导下的硕士研究生杨桂林在获得学位不久,就取得了一项重要成果,他的论文在美国中西部固体物理年会上被评为优秀论文第一名。


黄昆教授除了荣任瑞典皇家科学院外籍院士和第三世界科学院院士外,1984年应美国斯诺基金会邀请,作为该会第一个物理学教授去美国讲学,为表彰他在学术上的功绩,圣玛利亚大学授予他“第二届理论物理弗雷曼奖”,中美洲州立大学协会授予他“卓越的外国学者”称号。他还荣获中国科学院自然科学三等奖(1957)和一等奖(1984)。面对这些荣誉,黄昆总是谦虚的说:“我是一个普通的科学工作者,没有什么神奇和惊人的地方。”他经常告诫大家,一个科学工作者对自己的工作应有谦逊的态度。因为科研工作需要靠互相交流来发展和积累,这就需要谦逊的态度、实事求是的态度。不能随意夸大,更不能弄虚作假。评价成果首先要由他人来坐,有历史来作,不需要自己大吹大擂。





忘我的开拓精神





黄昆教授是我国高等教育中固体物理学和半导体物理学两门课程的主要创始人。1951年回国后,为了培养这方面急需的科技人才,他中断了自己取得卓越成就的固体物理研究,全力投入教学工作。1953—1954年,他第一次在我国系统地介绍了近代固体物理的基本理论和各分支的基本知识,后来在北京大学正式开设了这门课程。1965年编写了高等学校教学参考书《固体物理学》。


四十年代末,晶体管的发明导致半导体学科的飞速发展,而作为半导体学科理论基础的半导体物理学,当时在国际上还没有专门的教科书,黄昆第一次在我国组织开设这门课程,并亲自主讲。1956年,他参加了“十二年科学技术长远发展规划”的制订工作。接着开办的北京大学、复旦大学、吉林大学、南京大学和厦门大学五校联合半导体物理专门化专业就是实施“规划”的重要举措之一,由黄昆任主任,谢希德任副主任,这是我国半导体科学事业发展的一个重要开端,它不仅创立了从理论到实验的一些列课程,而且培养了一批发展我国半导体科学事业的骨干力量。1958年,黄昆与谢希德合著的《半导体物理学》一书问世,他是我国半导体科学发展中最早最重要的理论著作,当时在国际上亦属前沿。


在北京大学任教二十多年中,黄昆教授还亲自指导培养了一批研究生。现在活跃在固体物理学的科研和教学上的许多中年科学家,如秦国刚、甘子钊、夏建白、任尚元等,都是当年黄昆教授的研究生。


1977年,科学的春天回到祖国大地,为了振兴我国的科学事业,黄昆教授调任中国科学院半导体研究所所长。他在组织全所科研工作、完成国家科研任务的同事,十分重视全所的科研和学术水平的提高。1978年,他亲自给研究人员讲授半导体能带理论,对有关研究人员的理论水平的提高有极大的帮助。并在他的影响下,半导体所近年来组织和培养起一个理论与实际结合的学术水平不断提高的、学术氛围开始活跃起来的半导体物理研究集体。


二维电子气是当前国内外一个十分活跃的研究领域,半导体所也在样品、实验工作方面迈出了可喜的一步。黄昆教授想到研究人员迫切需要掌握二维电子系统的理论,否则很难做出第一流的工作。于是,他率先做了探索之后,很快就开设了“调制掺杂异质结的量子霍尔效应”讲座,以他特有的深入浅出、概念明确和自成体系的风格,把研究人员领到当前国际上研究的最前沿。


身为一所之长,黄昆教授始终坚持在研究第一线。《多声子无辐射跃迁的绝热近似和静态耦合理论》这篇很有价值的论文,就是他在1980年完成的。论文证明了在纠正无辐射跃迁过程中Condon近似实际上包含的微扰处理上的错误之后,出发点很不相同的绝热近似和静态耦合理论在一阶跃迁过程中是等价的,澄清了多年来的一些带根本性的疑难问题。在此之后,国际上又出现了一批文章,从不同角度得出了相同的结论,也引出了需要进一步研究的问题。1983年,他又结合我国学者贾唯义的有关实验,与顾宗权一起发展了无辐射跃迁理论计算的多频模型,提出了声子统计分布,它揭示了多声子跃迁理论的一个新的方面。过去理论主要是计算电子跃迁几率,而黄昆和顾宗权提出的声子分布律,实际上是阐明在多声子跃迁中发射了哪些声子。因此,可以说是从一个新的方面发展了多声子理论。


最近,黄昆教授又把主要精力转向国际上正在迅速发展的半导体超晶格、量子阱及二维电子气等问题。 




高尚的品德





黄昆教授与1959年参加了中国共产党。在他身上,杰出的科学家和优秀的共产党员的高尚品德是不得分离的。黄昆不为名、不为利,一心一意为国家科学的发展、人才的培养而创造性的辛勤劳动,退居二线任半导体所的名誉所长后,仍为课题的方向、选题以至具体研究方案做具体指导。工作出了成果,中青年工作人员写好的论文稿,他一次又一次地修改审阅,然而,只要主要工作不是他亲自做的,他绝不同意在文章上署名。其实有不少研究成果报告都是经他指导的。



○ 1984年做学术报告


他思考问题,总是从全局利益和合理布局出发,不为本单位、本部门谋取不合理的经费和设备。讨论研究经费时,他坚决大手大脚浪费国家的有限的科研经费。他说做基础研究,花了钱就应该相应在科学上做出贡献。这些话是值得我们深思的。


青年时期就做出了卓越的科学贡献,中间时期献身于祖国的教育事业的黄昆,现在已经是一位桃李满天下的白发的老人了,但是他的心永远是年轻的,他仍然孜孜不倦地在学习,在思考,在讨论,在发现……。


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