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黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

作者:全景科學家

樂趣從何而來?首先,你有問題要解決;其次,你确實有辦法解決這些問題,如果你創造性地解決科學問題,你是否能最開心就不明顯了。

黃坤

2001年國家最高科學技術獎授予實體學家黃坤。

黃坤,這個安靜低調的名字,第一次為人所知。然而,這個名字曾多次震驚世界實體學界。在西南聯大抗日之火中,年輕人楊振甯和李正道知道黃坤是誰。獲得諾貝爾獎的楊振甯說,當他與黃坤共用一個房間時,他的研究方法受到了争議。另一位諾貝爾獎獲得者博恩也知道黃坤是誰,在他的合著者《格動力學理論》發表後,他寫信給愛因斯坦:"手稿的内容完全超越了我的理論,我能了解,年輕的黃坤以我們倆的名義寫的非常滿意。"

在近半個世紀的人生中,黃坤始終以沉默的态度,回饋世界的改變,孜孜不倦地追求科學的真谛,成為中國半導體實體研究的先驅之一,赢得了世界的尊重。

黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

黃坤(資料來源:中國科學院半導體研究所)

< h1級"pgc-h-center-line"資料軌道""7">在固态實體領域嶄露頭角</h1>

黃坤1919年9月出生于北京。他聰明,從小就善于學習,學習成績優異,高中三年的成績一直是一流的。1937年考入燕京大學實體系,1941年畢業後,被金屬實體學家葛廷軒介紹到實體系。

在西南聯合國大學,黃坤、楊振甯和張守蓮是同學,但也住在宿舍裡。他們三人被稱為"實體系三劍客"。

1944年,黃坤完成了他的論文《日冕光譜線的攪動》,并獲得了碩士學位。西南大學畢業後,在昆明天文台擔任助理研究員。

1945年抗日戰争勝利後,黃坤考拿"玉子補償"公費留在英國,到布裡斯托爾大學學習。他從莫特教授那裡獲得固體實體學博士學位,莫特教授是一位着名的理論實體學家,後來獲得了諾貝爾獎。

1947年,黃坤提出了固體中雜質缺陷導緻X射線擴散的理論,這種現象後來被黃坤的姓氏命名為"黃色漫反射散射"。黃坤正在固體實體學領域嶄露頭角。

黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

黃坤于1941年在北京燕京大學拍攝(來源:新華社)

黃坤開創性的理論研究引起了實體學大師、量子力學創始人之一、諾貝爾獎獲得者馬克斯·博恩(Max Bohn)的注意。布恩邀請黃坤到愛丁堡大學擔任交換學者,并給了他一本《水晶動力學》手稿的架構,希望他能沿着大綱寫下來。當時年紀大的布恩在學術界很有名,被大師邀請合作,這對年僅28歲的黃坤來說是一種祝福。

但合作并沒有像預期的那樣順利,兩人之間也存在分歧。黃坤非常重視實體模型的建立,因為這有助于讀者了解理論的本質,他希望在本書的前三章中具有清晰的實體形象,以便新讀者能夠了解晶格動力學中的基本實體問題,但Bohn不同意。

不同的治理方式使這一具有裡程碑意義的合作面臨巨大障礙。最後,黃坤的科學創造和堅持感動了布恩,博恩做出了讓步,手稿按照黃坤的提議增加了三章的介紹。

在1954年由牛津大學出版社出版後,《格子動力學理論》成為該學科分支的基本理論著作,也是該領域科學家的必讀書目。事實也證明,黃坤和布恩推理着努力添加這三章,用自己對内容的了解,才是最受讀者歡迎的。

黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

1954年,牛津出版社出版了《格子動力學理論》,北京大學出版社出版了中文譯本(來源:中國科學院半導體研究所)

在此期間,黃坤還連續做出了兩項開創性的學術貢獻。

一次是在1950年代,當時他和他的合作者首次提出了多音速輻射和無輻射躍遷的量子理論,被稱為"黃佩卡爾理論"。

另一個是1951年,黃坤首先提出了聲納與晶體中電磁波的耦合振蕩模式,這在1963年得到了國際拉曼散射實驗的證明,黃坤提出了運動方程,在國際上被稱為"黃色方程"。

黃坤在固體實體學史上建造了一座紀念碑,确立了他在固體實體學領域的地位。

<h1級"pgc-h-中心線"資料軌道""73">為科研的第二個春天發光</h1>

1951年,黃坤懷着振興中國、服務祖國的熱切心情,放棄了在國外取得更多重要成就和優越生活條件的機會,滿懷熱情地回到祖國,在北京大學實體系任教。

1956年,北京大學、複旦大學、廈門大學、東北人民大學(吉林大學的前身)和南京大學在北京大學實體系共同創辦了中國第一個半導體專業,黃坤擔任半導體教學研究室主任。這個專業培養出來的學生大多已經成為中國半導體和內建電路研究的中堅力量,是以學術界也把這個專業稱為"半導體黃埔軍校一期"。

中國科學院院士王陽元是半導體專業最早的學生之一,他曾說過:"黃坤先生的講課特點是理念清晰,語言細膩,邏輯嚴謹,我們聽課是一種享受。"

1977年,58歲的黃坤調到中國科學院半導體研究所恢複科研工作。他高度重視提高整個研究所的學術水準,在組織整個科研工作完成國家任務的同時,還親自到科研人員講課,組織全體科研人員開展學術交流。

在黃坤的主持下,研究人員重新審視了超晶理論中存在的難題。1988年,黃坤與朱邦芬合作建立了"黃珠模式",解決了超晶領域20多年來存在的問題,提出了對現代光電子學影響深遠的原創理論,推動了相關領域的發展。

黃坤再次站在國際固态實體的前沿,成為引領中國科技創新的旗幟。在他的上司下,1989年,半導體研究所成功建立了半導體超晶國家重點實驗室,開創了我國材料科學、固晶實體等新領域。

從1945年到1951年,黃坤在英國學習了五六年,連續五六年創新重大成就,創造了第二個科學春天,提出了"黃珠模式",談到這兩大時期,他說:"我年輕的時候,我的工作特點是鮮明的,但不是再往下走;

黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

1955年,北京大學第一位半導體畢業生與黃坤合影留念(來源:中國科學院半導體研究所)

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剛上國中時,應叔叔的要求,黃坤除了做作業外,還得把所有的數學書都做完,"不僅讓我數學非常熟練,還産生了很大的興趣。忙于做題的黃坤,很少讀到書上的例子,"這次事故影響深遠,使我沒有養成'用貓畫老虎'的習慣"

據與黃坤長期研究員朱邦芬介紹,黃坤研究一個問題,審閱一篇論文,喜歡"從第一原理開始",先不看現有文獻,獨立于最基本的概念。

談到創新,黃坤這樣評價自己:

"我看到的文獻較少,因為很容易被鼻子牽着,成為書籍的奴隸。對我來說,創造東西和接受别人的意見要困難得多。學習别人的東西很難,一旦你有了線索并知道如何去做,你的工作就會順利進行。"

"我喜歡與衆不同,我不喜歡随波逐流。跟随每個人沒有任何意義。"

正是這種治國态度,使得黃坤在學術上屢次"征服土地",一系列以他姓命名的"黃"理論就是例證。

黃坤認為,對于做科學研究的人來說,歸根結底是創造知識。通過創造性地解決科學問題,你可以獲得最大的樂趣。"創造知識就是在科學研究中有所作為,并真正取得一些有價值的研究成果,"他說。為此,要達到三個"擅長",即善于發現和提出問題,特别是提出具有科學意義的問題,善于提出解決問題的模型或方法,因為隻提出問題而不解決問題,提出的問題會失去實際意義,但也要善于做出最重要和最有意義的結論。"

黃坤還認為,從事科研工作"隻是有一定的科學依據和興趣不好,但也有一定的能力",當然,這種觀點也"怎麼強調都不過分","我年輕時一起在國外學習和工作的人都曾獲得過諾貝爾獎,他們不一定有特殊的才能。

黃昆:他是中國半導體實體學的開創者之一,一生不為名不為利在固體實體學領域嶄露鋒芒煥發科研第二春“從第一原理出發”

1974年黃坤、鄧家璇、黃婉、周廣超、楊振甯(從左至右)通路北京頤和園(圖檔來源:新華社)

2002年,黃坤榮獲"移動中國"年度人物稱号,在頒獎詞中寫道:他一生都在科學界探索真谛,一生都在默默傳遞知識,面對名利起伏,他無動于衷。他不僅以嚴謹勤奮的科學态度,為人類在科學領域的進步做出了突出貢獻,而且以名利匮乏和生活态度诠釋了科學家的人格本性。

2005年7月6日,黃坤在北京去世,享年86歲。

"穿越厚重的海洋,面對朝代,祖國的心,名利如草芥末;這是北京大學實體系師生在他70歲生日時贈送的一對,這38個字凝聚了黃坤的一生。

大科學家的故事

中國有我們,沒有我們,就有所作為

1941年,黃坤畢業于燕京大學實體系,被金屬實體學家葛廷軒介紹到西南聯合大學攻讀實體系研究所學生學位。在西南大學,黃坤、楊振甯和張守蓮是同學,他們也分别住在宿舍裡,分别來自被稱為實體系"三劍士"的吳大昭、王竹曦和周培源。當時,他們都二十出頭,三個人學會了以截然不同的風格思考,但他們是最聰明的人,總是喜歡談論世界,互相辯論,愛情更真實黃坤經常把話題引向極緻,引發無休止的争論。"正是這些論點給了我一種科學研究的感覺。"楊振甯說。

除了争吵,他們還互相鼓勵。

1951年,正在修改布恩給他的手稿的黃坤收到了老師饒煙台的來信,邀請他成為北京大學實體系的教授。本立即決定回家,盡管布恩一再留住他,但未能留住他。回國後,黃坤立即前往北京大學擔任實體系教授,開始了長達26年的教學生涯。

黃坤回國的更大原因是他對祖國的熱愛。他認為,如果中國要發展科學,融入世界軌道,走在前列,就必須有像莫特這樣的"衆敵"人物。

在給楊振甯的一封信中,他曾經寫道:"每次看到莫特的所有影響,我都能感受到。所謂的"敵人"是什麼,他從早到晚都沒有充分利用它。"我們仍然真誠地認為,中國有我們,沒有我們,就會有所作為。

黃坤認為,如果中國有一些像莫特這樣的科學家,情況會非常不同。不能做到"萬敵",但可以做到"百姓除"。黃坤正在做這兩件事——學習世界先進科學,同時教導和教育人。

文章:集合工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院

引用:

沈祿濤, 李斌.《真人》黃坤,新華社,2002.2.2.

https://tech.sina.com.cn/o/2002-02-03/102126.shtml

黃坤 - 中國半導體業務(OL)創始人,中央電視台紀錄片,2010年。

https://www.bilibili.com/video/av540786413

李斌, 周偉宇.不失淩雲彩-黃坤紀念館,新華社,2005.7.14。

http://news.sohu.com/20050714/n226313330.shtml

李斌, 沈祿濤.《面對黃坤60分鐘》國家最高科學技術獎"對話"(OL)獲得者,新華社,2005.2.5。

http://www.cas.cn/zt/jzt/yszt/zyhkys/rs/200507/t20050717_2671476.shtml

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