黃昆先生,國士無雙(上)

最近小編要從頭學習固體物理,又把去年本科畢業時候一塊錢一斤當廢紙賣掉的書又買了回來。那個時候對於教材不重視,覺得製作精美的英文電子書看起來更高大上,但現在回過頭來重新複習才發現,黃昆先生寫的《固體物理學》真的太好了,論述直觀精煉,深入淺出。儘管原稿成於上世紀六十年代,但是絲毫不落伍,書中的公式推導清晰,對小編這樣數學薄弱的人來說十分友好……於是小編萌生了瞭解作者黃昆先生生平的想法。

黃昆先生其人

黃昆先生,國士無雙(上)

黃昆先生(1919-2005),是我國固體物理學和半導體物理學的奠基人之一,在世界固體物理學界同樣做出了重要貢獻。1941年他從燕京大學物理系畢業,隨後在西南聯大師從物理學家吳大猷先生(吳先生也是楊振寧先生和李政道先生的老師)。1945年考取公費留英,師從莫特教授,在這期間發表了黃散射、黃方程等幾項重要的研究成果,隨後與波恩教授合作撰寫《晶格動力學理論》(莫特教授和波恩教授後來都獲得諾獎,波恩教授更是世界著名物理學家。2013年國家最高科技獎、兩彈一星元勳程開甲先生也是波恩的學生)。此書很快成為固體物理學的經典教科書,幾十年來長盛不衰,其中的一些理論至今仍是研究前沿。


黃先生回國後一直從事教學工作,改革開放後主持中科院半導體所,培養了大批人才,同時又做出了不少出色的研究。2001年,黃昆先生獲得國家最高科技獎。


以上是關於黃昆先生的一個簡介,下面就來分享一些讓小編印象深刻的故事吧。

嶄露頭角

黃昆先生,國士無雙(上)

黃昆先生1941年在燕京大學本科畢業留影

留英期間,黃先生早早寫完博士論文,但他希望能夠繼續向固體物理領域的權威大師學習,於是通過程開甲先生(當時已是波恩教授的研究生)的介紹,來到了愛丁堡大學波恩教授處繼續深造。教授在回憶時說到:“他到我這的時候已經是位有能力的物理學家……那時我正有一本關於這一領域(指晶格動力學)的新書手稿,在這個題目上我斷斷續續地工作了很長時間……我已經完成了這一計劃的很大一部分,但是其他的事務和日常工作阻礙了這一計劃的繼續。我把大量手稿交給黃昆,他對此很感興趣,並和我就手稿進行討論,還寫了一兩篇關於這方面特殊問題的文章。我產生了一個想法:他可能是完成這本書合適的合作者……”


黃先生的才華讓教授萌生了想要與其合作的想法。而更重要的一點則是,他懂德語,黃先生回憶時說道:“當時英國學生很少能讀德語。我讀德語也很勉強,但讀了波恩用德語寫的兩本專著小冊子,對他的理論已有基本瞭解。對此他很高興,就把他擬寫的晶格動力學的量子理論已完成部分的手稿給我閱讀……”就是這短短四年時間,黃先生系統地蒐集和研讀了波恩學派的著述,並與教授反覆討論交流,在教授手稿的基礎上完成了整本專著。而這本書在三十多年後依舊再版發行,並被翻譯成多國文字,長年被學界引用,深受廣大學者好評。

黃昆先生,國士無雙(上)

多次再版的經典著作《晶格動力學理論》

在合作完成這本教材的過程中,黃先生並不是單純地做著配合的工作,他也將自己獨到的見解融入其中。比如,與波恩的理念不同,黃先生認為社會效益是科學研究的主要目的和價值,所以堅持在書中加入比較具象的基礎理論及實驗應用,以深入淺出地闡釋抽象的物理概念,這一堅持讓後世的讀者受益良多。


而且,這本書並不僅僅是對已發表文獻的總結,更加入了很多黃先生自己的研究成果,並預言很多物理現象,而這些預言在很多年後被一一證實。波恩教授在後來給愛因斯坦的信中說道:“書稿內容現在已經完全超越了我的理論。我能懂得年輕的黃昆以我們兩人名義所寫的東西,就很高興了。”


如果說上述成績取決於黃先生紮實、精湛的學術能力,那下面這點則反映了黃先生的嚴謹和細緻。這本書的英文版沒有一處錯誤,連標點符號都準確無誤,更不用說繁複的理論推導。波恩教授也在自傳中回憶道:“(書稿寄來後)我不得不一行一行、一個公式一個公式地辨認黃昆有的不容易辨識的手稿,核實全部的計算。最後的結果是令人滿意的,這本書看起來是有吸引力的,無論我自己或者其他任何人都未從中發現錯誤。”黃先生實際上並不贊成用過於繁瑣的數學方法來研究物理問題,但他又非常仔細嚴謹地進行數學推導和計算,對每一個成果都反覆推敲、檢驗多遍。而正是這種

認真,這種誠意,讓這本著作經受住了時間的考驗。

黃昆先生,國士無雙(上)

在英國博士後工作期間的合影,第一排C位是黃先生,最右是後來的黃夫人

在英國的短短几年時間,而立之年的黃先生就發表了幾項以其姓氏命名的重要成果,並與世界一流物理大師合著了一本經典的學術著作。試想一下,如果當年黃先生能夠留在英國,才華橫溢的他應該會成為科學界閃耀的新星吧。然而沒有如果,1951年10月,在書稿還沒徹底修改完的時候,黃先生就迫不及待地踏上了歸國的旅程(黃先生歸國後,經過近一年的撰寫,將最後一章的終稿寄回了歐洲)。

回國任教

之所以如此迫不及待地回國,是因為當時北京大學理學院長饒毓泰先生邀請他回國任教,黃先生二話沒說便同意了。面對一窮二白的環境,黃先生幾乎是以一己之力帶起了整個學科——從普通物理課,固體物理課到半導體物理課,都是他親自編寫教案,上臺講授。所有聽過黃先生講課的學生都說,聽黃先生講課是一種享受,即使是外行也能聽得明白。而在行雲流水般的教學背後,除了黃先生深厚的學術功底,更離不開他兢兢業業的準備。黃先生曾說過,為了講一節課,他要花十節課的時間去準備。每週三節大課,他要花費近六十小時在備課上。除此之外,他還擔起教研室主任、教科書編寫等等工作。繁重的工作讓黃先生不得不時常夜裡工作,若是困了,就抽菸來提神,為此,黃先生養成了大量吸菸的習慣,而這些則嚴重損害了身體健康。據黃先生的學生回憶,有一天早晨黃先生戴了頂帽子來上班,然後把帽子一掀——他變成了光頭。大家十分詫異,他說一夜之間頭髮全部掉光,大概是“鬼剃頭”吧。可以想象黃先生為了教學事業付出了多少,讀到這裡,小編心中蠻不是滋味。

黃昆先生,國士無雙(上)

黃昆先生,國士無雙(上)

建國初年黃先生主編的部分教科書

1956年,世界半導體研究才剛剛起步,國內則是一片空白。黃先生聯合其他科學家向國家提議:組織五校聯合培養半導體專業的學生。他親自給百餘人授課,並能夠做到對每一名學生的學習進度瞭如指掌。這些學生畢業後,回到全國各地開枝散葉,成為我國這一領域的領軍人物,為中國的半導體事業打下了最初的基礎。而就在這一年年底,國際上對晶體管的研究被授予諾貝爾物理獎,可見黃先生對於國際物理學界的遠見卓識。此後,黃先生繼續在北大熱火朝天地籌備實驗室,培養理論和實驗人才。在教學上的大量投入使得黃先生幾乎沒有時間做科研,回國後三十年來僅發表了一篇研究論文,由此可見黃先生在教學上傾注的精力之巨。

鳳凰涅槃

然而,沒過幾年,發生了一些運動。而黃先生雖然從未表示過任何不滿,但是依舊被這場風波波及,被下放到昌平區的校辦半導體工廠,一方面到生產線上勞動,一方面又要給工農兵學員講課。即便如此,黃先生依舊錶現出一名科研工作者的基本素養,向工人學習每一個技術和細節,而且對自身的要求非常高。

比如當時集成電路的清洗工藝非常瑣碎,但他總是一絲不苟地完成。在生活上,黃先生也是非常不容易,工資早已被扣,原來的住所也不得居住,夫妻兩人加兩個已經是大小夥子的孩子只能擠在一間臥室中,即便如此,黃先生也一星期只能回一次家,靠著自行車往返上百公里的路程。


即使在這樣艱苦的條件下,黃先生也一直把教學當作科研來鑽研,也在教學中得到了提高(黃先生自述)。這為他後來科研的再次騰飛打下了基礎。

黃昆先生,國士無雙(上)

後來,風波慢慢平息,1977年,鄧公把黃先生調到中科院半導體所當所長。雖然作為理論物理學家,黃先生並不太熟悉半導體制造的領域,但他義不容辭,立刻投入崗位,而且重拾教學工作,每週半天給所內人員系統地講授現代半導體理論,一連講了10個月,很快又重新組織起一支出色的研究隊伍。此時的黃先生雖然已經脫離科研一線三十多年,但奮起直追之下,不僅引領整個科研所跟蹤國際熱點(比如1980年代發現的量子霍爾效應),還發表了若干篇世界一流的研究成果。

黃昆先生,國士無雙(上)

黃先生榮獲第二屆國家最高科技獎

而後,黃先生一直奮鬥在科研一線,儘管後來已經查出腦萎縮,他仍堅持研究到了接近80歲高齡。即使在生命最後的時光裡,身患重病的黃先生仍然堅持每天上午去研究所工作。2002年初,黃先生和發明漢字激光照排系統的王選先生榮獲第二屆國家最高科技獎,他旋即將大部分獎金設為獎學金,以鼓勵後學。2005年,黃先生因病逝世,走完了風風雨雨的一生。


看到這裡,大家可能會為黃先生在最年富力強的歲月,放棄科研而全身心投入教學而感到有些不解,甚至惋惜。不然的話,黃先生至少也應該像楊振寧先生那樣名聞天下才對。為什麼黃先生當年會做出這樣的選擇,其中又有什麼不為人知的故事,《黃昆先生,國士無雙下》將為大家揭曉。


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