26岁留学英国,6年时间里连续提出“黄散射”“黄—里斯理论”“黄方程”,成为固体物理学界一颗耀眼新星;1951年回国后致力于教书育人,为我国固体物理学和半导体物理学奠基,指导培养出杰出学科带头人;年近花甲重返科研岗位,提出著名的“黄—朱模型”,解决了20多年来国际上相关理论存在的疑难,使我国半导体超晶格物理研究后来居上,达到国际领先水平……
翻开中国科学院院士、中国半导体技术奠基人、2001年度国家最高科技奖获得者黄昆的履历,他为后人留下了举世瞩目的科学成果。与此同时,他在科学研究上不停地改进革新、勇于探索的精神,严谨求实的治学态度和淡泊明志的高尚情操,也深刻影响着后来者。
“黄昆曾多次谈起,他一生的主要研究领域是声子物理。应该说,玻恩是晶格动力学的奠基人,黄昆所起到的作用也许无法与玻恩相提并论,但在用量子力学的观点重新系统阐述晶格动力学理论方面、在进一步研究声子参与的各种具体物理过程方面、在声子物理学科的开拓方面,黄昆是最主要的开创人,在国际上有很大的影响——他是声子物理第一人。”中国科学院院士朱邦芬这样概括黄昆的科学贡献。
作为中国固体物理学和半导体物理学的奠基人之一,黄昆提出了杂质和缺陷引起的X光漫散射理论——“黄散射”,以及著名的“黄方程”和“声子极化激元”概念,并与妻子李爱扶共同提出“黄—里斯理论”。黄昆与爱丁堡大学教授玻恩合著的《晶格动力学理论》,至今仍是固体物理学领域的权威著作。
1977年至1990年,黄昆迎来了研究生涯的第二个高峰。主要成果包括统一了三种不同的理论模型,解决了多声子无辐射跃迁理论的疑难问题;建立了半导体超晶格光学声子的“黄—朱模型”。
中国科学院院士夏建白曾说:“黄昆先生的文章,从现在的观点看,影响因子并不是很高,当然当时也没有影响因子这一说。即使在今天,他发表文章也不会盯着影响因子。因此,做科研要看做的本质和贡献是什么,而不是光看影响因子。”
黄昆主张每篇论文都要实实在在地解决一个或几个物理问题。他不赞成发了许多文章,却没有真正解决科学问题。
黄昆在英国6年发表了十几篇论文,还完成了一本专著,这在当时被认为是异乎寻常的高产。他认为,一个理论物理学家,一年才能完成两三项研究,必须全力以赴,自己在英国6年的研究是尽了全力的。
创造知识方面,黄昆曾总结了三个“善于”:善于发现和提出问题,尤其是要提出在科学上有意义的问题;善于提出模型或方法去处理问题;善于作出最重要、最有意义的结论。
中国科学院院士褚君浩回忆起1982年他与黄昆一起到法国开半导体物理会议的一件小事。“我和黄昆先生住在一个房间。吃早饭的时候,外国科学家对黄先生很尊重,对他90度鞠躬。我站在边上,感受到黄先生在世界科学界的分量。”
这是一份独特的科学基金申请书。申请书于1986年由黄昆亲笔书写,项目名称为“固体能谱理论”,执行期是1987年至1989年,3年共申请经费2万元。
这个只有2万元经费的项目,科研成果却不少:产出37篇期刊论文,1次国际会议特邀报告、5次全国会议特邀报告,“超晶格电子态理论”获得中国科学院自然科学奖一等奖。
“黄昆先生这辈子就申请过这一次国家自然科学基金,他特别珍惜国家的钱,但花自己的钱却不太在乎。”朱邦芬说。
事实上,每经手一笔较大的科研经费,黄昆都如履薄冰、睡不踏实,生怕浪费了人民辛辛苦苦省下来的血汗钱。他坚决反对抱着“国家的钱不花白不花”的态度,大手大脚浪费国家有限的科研经费。
朱邦芬说,黄昆特别欣赏实验人员在自己独特想法的基础上,自力更生、因陋就简地搭建实验装置,然后做出有创造性的研究成果。他对有些人只是依靠进口设备做些测量工作不以为然,他的一个朴素信念是“做基础研究,花了钱就应该在科学上作出相应贡献”。
黄昆学生虞丽生曾在回忆文章中提到,中国科学院半导体研究所教研室的年轻教师林福亨得了肺结核,在北医三院动手术失败,生命垂危,是黄昆设法把他转到阜外医院重新手术,还用自己书的版税托人在英国买回特效药。林福亨总说黄昆是他的“救命恩人”。
与在科研上取得的巨大成就相比,黄昆为人谦虚,在生活上极其低调朴素。黄昆家是一套建于1955年的70平方米小三居的单元房子,地面是水泥砖,没有一点铺设。上世纪60年代初,黄昆家中有一台苏式黑白电视机,一有重大节目,年轻教师都涌到他家看电视,房间里挤满了人,许多人就爬到了他家大床上。
虽然中国科学院后来给了他一套五间的院士房,但黄昆也只是在逝世的前两年住进去了。黄昆去世后,李爱扶马上就搬回了中关园,直到2013年去世。
获得国家最高科技奖后,面对媒体采访时他经常说:“我是一个普通的科学工作的人,没什么神奇和惊人的地方。我这一路走过来是非常幸运的,每个时期都有着机遇,能发挥自己的作用,不管有多有少,总是能够把自己的力量真正使出来,做点有用的工作。”
中国科学院院士郑有 留存着黄昆寄给他的一封信。1990年5月,黄昆到南京参加中国物理学会年会,其间,郑有 建议他带着夫人到南京郊外逛逛。
“我给了黄昆先生一张较详细的南京市地图,会议结束后他回到北京,特意给我来信表示感谢,还说忘了把我给他的那张南京市地图还给我。点滴事例,足以表明黄昆先生实事求是的精神。”郑有炓说。
朱邦芬说:“黄昆先生从始至终坚持在科研第一线工作,做事十分认真,这是我国科技界当前比较缺乏的精神。”
上世纪40年代末,黄昆在欧洲物理学界声名鹊起,而他却更关注如何回国,以及“书生”能为祖国做什么。
1947年,黄昆在给杨振宁的一封信中探讨最关心的一个问题:回国,还是暂不回国?
他在信中写道,“看国内如今糟乱的情形,回去研究自然受影响,一介书生又显然不足以挽于政局”“如果在国外拖延目的只在逃避,就似乎有违良心。我们衷心依旧是觉得,中国有我们和没有我们,makes a difference”。
在强烈的爱国精神驱使下,1951年底,黄昆回国。据朱邦芬回忆,黄昆年富力强的岁月是在祖国的教育战线年,北京大学、复旦大学、厦门大学、东北人民大学(吉林大学前身)和南京大学联合在北京大学物理系创办了我国第一个半导体专业,黄昆任半导体教研室主任,谢希德任副主任。该专业培养的学生,大多数成为中国半导体和集成电路的科研骨干,因此学界也将这个专业称为“半导体的黄埔军校第一期”。
中国科学院院士王阳元正是半导体专业的第一批学生。“入学的时候,第一课就是普通物理。黄昆先生讲课的特点是物理概念清晰、语言精练、逻辑严密,我们听课就是一种享受。”在与黄昆熟悉后,王阳元才得知,黄昆讲一堂1.5小时的课,备课时间需要10小时。
“私下他的学生们讨论过这样一个问题,上世纪50年代初,黄昆老师的科学研究正处于第一个高峰期。当时完全放弃研究工作、全力投入教学是否合算?”中国科学院院士秦国刚在回忆文章中提到了这个问题。
朱邦芬说:“黄昆始终认为,在中国培养一支科技队伍的重要性远超于个人在学术上的成就。”
“多量子阱系统中,光学声子拉曼散射的微观理论”这项研究是朱邦芬提出来的,后来黄昆和朱邦芬各用一种方式来进行了推导,最后由黄昆撰写论文。
“黄昆用家里的打字机打了40多页,把我放在第一作者,自己的名字放在最后。当时凝聚态物理界并不流行通讯作者的说法,他认为这项研究是我提出来的,并做了主要推导工作。只是在最后投稿的时候我把他的名字提到前面了。”朱邦芬说。
另一篇论文《超晶格中的光学声子》是朱邦芬根据黄昆1950年的一个模型做的。其间,黄昆多次参加讨论,并对初稿多次仔细修改,但在自己名字上打了一个叉,拒绝署名,觉得自身没做具体研究。
朱邦芬还回忆道,半导体所物理室有一项研究成果——“砷化镓中氮及氮—氮对束缚激子的压力行为”,实验和理论都是在黄昆的倡导和支持下做的,特别是理论研究,主要是黄昆指导学生。这项工作做得较好,作为1985年半导体所的成果上报,获得了中国科学院科技进步奖。但是,黄昆自始至终坚持不署名。
大师已去,精神永存。黄昆的长子黄志勤说:“对于一个科学工作者来说,同行对他工作的关注和认可,是何等重要、何等荣耀。如果我父亲在天有灵,他会为这个巨大的荣誉,露出他那特有的微笑。”(作者王开友系半导体所研究员,高雅丽系中国科学报社记者)