
半導(dǎo)體學(xué)科隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其戰(zhàn)略意義日益凸顯。黃昆先生正是中國半導(dǎo)體學(xué)科的奠基人,是中國半導(dǎo)體學(xué)界的一代宗師。
物理系“劍客”名動(dòng)歐洲
黃昆1919年出生在北京,1937年中學(xué)畢業(yè)后,他根據(jù)自己的興趣報(bào)考了燕京大學(xué)物理系。當(dāng)時(shí)的燕京大學(xué)物理系已成立十余年,教學(xué)氛圍求實(shí)、寬松,尤其注重培養(yǎng)高層次物理人才。黃昆在大學(xué)期間廣泛涉獵、自主學(xué)習(xí),并醉心于研究剛剛創(chuàng)立的新學(xué)科——量子力學(xué)。他的畢業(yè)論文《海森堡和薛定諤量子力學(xué)理論的等價(jià)性》就是在自學(xué)的基礎(chǔ)上完成的。
1941年,大學(xué)畢業(yè)的黃昆經(jīng)推薦到西南聯(lián)大物理系任助教,第二年考取了西南聯(lián)大理論物理系的研究生,師從著名物理學(xué)家吳大猷。戰(zhàn)時(shí)的西南聯(lián)大環(huán)境異常艱苦,但聚集了多所大學(xué)的師資力量。以黃昆所在的西南聯(lián)大物理系為例,集中了清華大學(xué)、北京大學(xué)、南開大學(xué)三所學(xué)校物理系的精英,名師云集、人才濟(jì)濟(jì)。同班同寢的黃昆、楊振寧、張守廉三人經(jīng)常因?yàn)槲锢韺W(xué)等各種問題爭論不休,被稱為西南聯(lián)大“三劍客”。提起這段經(jīng)歷,楊振寧說:“我一生中最重要的一年,不是在美國做研究,而是當(dāng)時(shí)和黃昆同住一舍的時(shí)光……正是這些爭論,使我找到了科研的感覺。”黃昆則稱贊楊振寧是“天才”,“跟他討論問題,我覺得在當(dāng)時(shí)對我有很大好處……因?yàn)楫吘顾奶熨x更高一些”。
1945年,黃昆考取了“庚子賠款”公費(fèi)生赴英國深造,跟隨著名理論物理學(xué)家莫特教授攻讀博士學(xué)位,研究方向是新興的物理學(xué)分支——現(xiàn)代固體物理學(xué)。1947年春,黃昆完成了“稀固溶體的X光漫散射”研究,提出了固體中雜質(zhì)缺陷導(dǎo)致X光漫射的理論,開創(chuàng)了X射線研究的新領(lǐng)域,后來這種現(xiàn)象在國際上以黃昆的姓氏命名為“黃漫散射”。同年,黃昆完成了《金銀稀固溶體的溶解熱和電阻率》的論文,開始在固體物理領(lǐng)域初露鋒芒。
博士畢業(yè)前,黃昆到愛丁堡大學(xué)做交流學(xué)者。在這里他遇到了量子力學(xué)、晶格動(dòng)力學(xué)的開創(chuàng)者,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者馬克斯·玻恩。玻恩注意到黃昆對物理學(xué)有深刻的洞察力與理解力,他對這位既懂德語又熟悉晶格動(dòng)力學(xué)理論的年輕人贊賞不已。玻恩把自己的晶格動(dòng)力學(xué)書稿框架交給了黃昆,希望與他合作完成。
黃昆對書稿作了大量增補(bǔ),不僅以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撌龊头浅G逦奈锢韴D像對固體物理學(xué)的最基本領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)闡述,而且還以一系列創(chuàng)造性工作完善和發(fā)展了這門學(xué)科的理論。《晶格動(dòng)力學(xué)理論》自1954年問世,一版再版,經(jīng)久不衰,黃昆的貢獻(xiàn)讓《晶格動(dòng)力學(xué)理論》成為該領(lǐng)域的第一部權(quán)威專著和標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)。英國劍橋大學(xué)科學(xué)委員會(huì)主席艾利奧特說:“我是在學(xué)習(xí)玻恩和黃昆合著的《晶格動(dòng)力學(xué)理論》一書,受到教益和啟發(fā)以后,才開始研究晶格動(dòng)力學(xué)的。”美國麻省理工學(xué)院物理系主任則說:“我把黃昆的書像圣經(jīng)一樣放在我的書桌上。”玻恩在該書的序言中寫道:“本書之最終形式和撰寫應(yīng)基本上歸功于黃昆博士。”他還曾兩次在寫給愛因斯坦的信中提到黃昆,他說:“書稿內(nèi)容現(xiàn)在已經(jīng)完全超越了我的理論,我能懂得年輕的黃昆以我們兩人的名義所寫的東西,就很高興了。”
在撰寫《晶格動(dòng)力學(xué)理論》的同時(shí),黃昆在利物浦大學(xué)理論物理系任博士后研究員。這一時(shí)期的黃昆在科研活動(dòng)中踴躍攀登,碩果累累。黃昆提出了“黃方程”和“聲子極化激元”的概念,又與李愛扶共同提出多聲子的輻射和無輻射躍遷的量子理論,被稱為“黃—里斯理論”,這些開拓性成果推動(dòng)了新分支學(xué)科的誕生,奠定了黃昆在固體物理學(xué)領(lǐng)域舉足輕重的地位。
“書生”能為祖國做什么
20世紀(jì)40年代末,黃昆在歐洲物理學(xué)界聲名鵲起,而他卻更關(guān)注如何回國,以及“書生”能為祖國做什么。他曾設(shè)想在中國“組織一個(gè)真正獨(dú)立的物理中心”,而且覺得這比個(gè)人獲得諾貝爾獎(jiǎng)更有價(jià)值,他始終把獻(xiàn)身于國家科學(xué)事業(yè)比獲得個(gè)人成就看得更重。在給楊振寧的信中黃昆寫道:“看國內(nèi)如今糟亂的情形,回去研究自然受影響,一介書生又顯然不足以挽于政局”“如果在國外拖延目的只在逃避,就似乎有違良心。我們衷心還是覺得,中國有我們和沒有我們,makes a difference。”
玻恩在寫給愛因斯坦的信中不但表達(dá)了對黃昆學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)的欣賞,還提到“他是一位熱忱的共產(chǎn)主義者,當(dāng)他聽到毛澤東戰(zhàn)勝蔣介石的消息時(shí),就想回國參加正在進(jìn)行的一切事情”。1951年,黃昆收到了恩師饒毓泰的來信,邀請他到北京大學(xué)物理系任教授一職。黃昆拋下英國的一切,暫別了女友,轉(zhuǎn)道香港回國。
“世界領(lǐng)頭的固體物理學(xué)家”
黃昆回國后在北京大學(xué)物理系任教。1952年國內(nèi)院系調(diào)整,北大物理系成為國內(nèi)物理學(xué)重地,饒毓泰、葉企孫、周培源等物理學(xué)泰斗齊聚一堂,北大物理系的學(xué)生人數(shù)也大幅增加。黃昆全身心投入基礎(chǔ)物理教學(xué)研究中,潛心培養(yǎng)中國新一代物理學(xué)人才。
在黃昆的倡議和堅(jiān)持下,北大開設(shè)了固體物理課,并創(chuàng)建了中國第一個(gè)半導(dǎo)體物理專業(yè)。黃昆邀請國內(nèi)與蘇聯(lián)的多位物理學(xué)家為學(xué)生講授固體電子論、半導(dǎo)體物理等課程。在那個(gè)年代,固體物理、半導(dǎo)體物理學(xué)都沒有現(xiàn)成的教科書,他就花費(fèi)大量時(shí)間和精力編著了《固體物理學(xué)》《半導(dǎo)體物理學(xué)》(與謝希德合著)等教材。可以說,黃昆在北大物理系的教學(xué)與研究工作,開創(chuàng)了固體物理在中國的學(xué)科發(fā)展,為中國半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
中國科學(xué)院院士王陽元上大學(xué)的第一節(jié)課便是黃昆先生教的“普通物理”。他說:“他(黃昆)每講一節(jié)1.5小時(shí)的課程,要花費(fèi)10小時(shí)的時(shí)間備課,如此嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對物理學(xué)深入剖析及其卓越的邏輯思維能力,以及一切從實(shí)際出發(fā)、求真求實(shí)的科學(xué)作風(fēng),一點(diǎn)一滴地影響著我的治學(xué)、做人與育人。”
黃昆的名字在國際物理界沉寂了多年,《稀固溶體的X光漫散射》發(fā)表20年后,黃昆的理論被德國科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中證實(shí);1972年第一屆關(guān)于極化激元的國際學(xué)術(shù)會(huì)議召開時(shí),黃昆20年前的論文被重新刊印,他的開創(chuàng)工作得到高度評價(jià)。在他多年前的學(xué)術(shù)成果不斷得到國際學(xué)界的承認(rèn)與褒獎(jiǎng)時(shí),他卻默默奉獻(xiàn)在執(zhí)教第一線,為了中國的物理學(xué)教育不辭辛苦、全心奉獻(xiàn)。他說:“回國后全力以赴搞教學(xué)工作,是客觀形勢發(fā)展的需要,是一個(gè)服從國家大局的問題。這也并非我事業(yè)上的犧牲,因?yàn)楦憬虒W(xué)工作并沒影響我發(fā)揮聰明才智,而是從另一方面增長了才干,實(shí)現(xiàn)了自身價(jià)值。”
1977年,鄧小平親自點(diǎn)名,讓黃昆擔(dān)任中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所所長。黃昆擔(dān)任所長期間,調(diào)整半導(dǎo)體科研方向、重新組織科研隊(duì)伍,還加強(qiáng)和建立了半導(dǎo)體物理研究隊(duì)伍。同時(shí),他也迎來了自己科研事業(yè)的“第二春”。黃昆針對國際上在多聲子無輻射躍遷理論中出現(xiàn)的疑難問題,重新開展了研究。1979年,黃昆受邀訪問意大利國際理論物理中心,這不僅是黃昆個(gè)人在國際學(xué)術(shù)舞臺(tái)上的復(fù)出,也是中國物理學(xué)的復(fù)出。他建立的“統(tǒng)一理論”成為連續(xù)三屆國際半導(dǎo)體物理會(huì)議上的“新寵”。
1985年黃昆與合作者朱邦芬院士推出了“黃—朱模型”,提出并發(fā)展了關(guān)于半導(dǎo)體超晶格光學(xué)振動(dòng)的理論。他們又在“黃—朱模型”的基礎(chǔ)上,提出了國際上第一個(gè)系統(tǒng)的多量子阱和超晶格中光學(xué)聲子拉曼散射微觀理論。這個(gè)新的冠以“黃”姓的新的理論模型出現(xiàn)后,很少有人知道這位“黃昆”就是與玻恩等大師泰斗同時(shí)代、共合作的那位“黃昆”。國際著名的固體物理學(xué)家、德國馬普學(xué)會(huì)固體物理研究所前所長卡多納教授滿是敬意地說:“他好比現(xiàn)代的鳳凰涅槃,從灰燼中飛起,又成為世界領(lǐng)頭的固體物理學(xué)家。”
“我自己對自己影響最大”
銳意創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)是黃昆一生的原則。他認(rèn)為,對科研工作者來講:“一是要學(xué)習(xí)知識(shí),二是要?jiǎng)?chuàng)造知識(shí)……歸根結(jié)底在于創(chuàng)造知識(shí)。”談到創(chuàng)新,他說:“我文獻(xiàn)看得比較少,因?yàn)槟菢尤菀妆蝗藸恐亲幼撸兂蓵镜呐`”“我喜歡與眾不同,不喜歡隨大流。如果跟著大家做,就沒有什么意思。”正是這種治學(xué)風(fēng)格,使黃昆在學(xué)術(shù)上屢屢攻城略地,一系列以他姓氏命名的“黃”氏理論就是例證。
長期和黃昆合作研究的朱邦芬院士回憶,黃昆每研究一個(gè)問題,每評閱一篇論文,總喜歡“從第一原理出發(fā)”,即先不看已有文獻(xiàn),而是獨(dú)立地從最基本的概念開始理清思路。這種獨(dú)立自主學(xué)習(xí)研究的習(xí)慣是在他中學(xué)時(shí)養(yǎng)成的。黃昆自己回憶上中學(xué)時(shí),伯父要求他做完課本上所有數(shù)學(xué)題,因忙于做題,便很少去看書上的例題,“這一偶然情況有著深遠(yuǎn)影響,使我沒有訓(xùn)練出‘照貓畫虎’的習(xí)慣”。
當(dāng)被問及“誰對您的一生影響最大?”的問題時(shí),他語出驚人:“我自己對自己影響最大。像我這樣考慮問題,沒有太大的天賦也能做出很好的工作”。
2001年,黃昆獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。一開始,當(dāng)?shù)弥袊茖W(xué)院要推薦自己時(shí),黃昆就表示,早年曾經(jīng)做出過一些工作,但自己歲數(shù)大了,不應(yīng)該再把這樣的最高榮譽(yù)授給他,應(yīng)該考慮其他更合適的人。為此,他還親筆給中國科學(xué)院半導(dǎo)體所所長鄭厚植寫了書面意見,表達(dá)了他的想法。所里向黃昆作了解釋,推薦他申報(bào)國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),不是個(gè)人行為,是組織決定,是中國科學(xué)院的決定。
“渡重洋,迎朝暉,心系祖國,傲視功名富貴如草芥;攀高峰,歷磨難,志興華夏,欣聞徒子徒孫盡棟梁。”這是北京大學(xué)物理系師生在黃昆70歲壽誕時(shí)贈(zèng)送給他的一副對聯(lián),也正是黃昆矢志不渝為中國教育和科技事業(yè)作出無私奉獻(xiàn)的真實(shí)寫照。
(原載于《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》 2022-09-14 A6版)
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