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黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

作者:全景科学家

乐趣从何而来?首先,你有问题要解决;其次,你确实有办法解决这些问题,如果你创造性地解决科学问题,你是否能最开心就不明显了。

黄坤

2001年国家最高科学技术奖授予物理学家黄坤。

黄坤,这个安静低调的名字,第一次为人所知。然而,这个名字曾多次震惊世界物理学界。在西南联大抗日之火中,年轻人杨振宁和李正道知道黄坤是谁。获得诺贝尔奖的杨振宁说,当他与黄坤共用一个房间时,他的研究方法受到了争议。另一位诺贝尔奖获得者博恩也知道黄坤是谁,在他的合著者《格动力学理论》发表后,他写信给爱因斯坦:"手稿的内容完全超越了我的理论,我能理解,年轻的黄坤以我们俩的名义写的非常满意。"

在近半个世纪的人生中,黄坤始终以沉默的态度,回馈世界的改变,孜孜不倦地追求科学的真谛,成为中国半导体物理研究的先驱之一,赢得了世界的尊重。

黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

黄坤(资料来源:中国科学院半导体研究所)

< h1级"pgc-h-center-line"数据轨道""7">在固态物理领域崭露头角</h1>

黄坤1919年9月出生于北京。他聪明,从小就善于学习,学习成绩优异,高中三年的成绩一直是一流的。1937年考入燕京大学物理系,1941年毕业后,被金属物理学家葛廷轩介绍到物理系。

在西南联合国大学,黄坤、杨振宁和张守莲是同学,但也住在宿舍里。他们三人被称为"物理系三剑客"。

1944年,黄坤完成了他的论文《日冕光谱线的搅动》,并获得了硕士学位。西南大学毕业后,在昆明天文台担任助理研究员。

1945年抗日战争胜利后,黄坤考拿"玉子补偿"公费留在英国,到布里斯托尔大学学习。他从莫特教授那里获得固体物理学博士学位,莫特教授是一位着名的理论物理学家,后来获得了诺贝尔奖。

1947年,黄坤提出了固体中杂质缺陷导致X射线扩散的理论,这种现象后来被黄坤的姓氏命名为"黄色漫反射散射"。黄坤正在固体物理学领域崭露头角。

黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

黄坤于1941年在北京燕京大学拍摄(来源:新华社)

黄坤开创性的理论研究引起了物理学大师、量子力学创始人之一、诺贝尔奖获得者马克斯·博恩(Max Bohn)的注意。布恩邀请黄坤到爱丁堡大学担任交换学者,并给了他一本《水晶动力学》手稿的框架,希望他能沿着大纲写下来。当时年纪大的布恩在学术界很有名,被大师邀请合作,这对年仅28岁的黄坤来说是一种祝福。

但合作并没有像预期的那样顺利,两人之间也存在分歧。黄坤非常重视物理模型的建立,因为这有助于读者理解理论的本质,他希望在本书的前三章中具有清晰的物理形象,以便新读者能够理解晶格动力学中的基本物理问题,但Bohn不同意。

不同的治理方式使这一具有里程碑意义的合作面临巨大障碍。最后,黄坤的科学创造和坚持感动了布恩,博恩做出了让步,手稿按照黄坤的提议增加了三章的介绍。

在1954年由牛津大学出版社出版后,《格子动力学理论》成为该学科分支的基本理论著作,也是该领域科学家的必读书目。事实也证明,黄坤和布恩推理着努力添加这三章,用自己对内容的理解,才是最受读者欢迎的。

黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

1954年,牛津出版社出版了《格子动力学理论》,北京大学出版社出版了中文译本(来源:中国科学院半导体研究所)

在此期间,黄坤还连续做出了两项开创性的学术贡献。

一次是在1950年代,当时他和他的合作者首次提出了多音速辐射和无辐射跃迁的量子理论,被称为"黄佩卡尔理论"。

另一个是1951年,黄坤首先提出了声纳与晶体中电磁波的耦合振荡模式,这在1963年得到了国际拉曼散射实验的证实,黄坤提出了运动方程,在国际上被称为"黄色方程"。

黄坤在固体物理学史上建造了一座纪念碑,确立了他在固体物理学领域的地位。

<h1级"pgc-h-中心线"数据轨道""73">为科研的第二个春天发光</h1>

1951年,黄坤怀着振兴中国、服务祖国的热切心情,放弃了在国外取得更多重要成就和优越生活条件的机会,满怀热情地回到祖国,在北京大学物理系任教。

1956年,北京大学、复旦大学、厦门大学、东北人民大学(吉林大学的前身)和南京大学在北京大学物理系共同创办了中国第一个半导体专业,黄坤担任半导体教学研究室主任。这个专业培养出来的学生大多已经成为中国半导体和集成电路研究的中坚力量,所以学术界也把这个专业称为"半导体黄埔军校一期"。

中国科学院院士王阳元是半导体专业最早的学生之一,他曾说过:"黄坤先生的讲课特点是理念清晰,语言细腻,逻辑严谨,我们听课是一种享受。"

1977年,58岁的黄坤调到中国科学院半导体研究所恢复科研工作。他高度重视提高整个研究所的学术水平,在组织整个科研工作完成国家任务的同时,还亲自到科研人员讲课,组织全体科研人员开展学术交流。

在黄坤的主持下,研究人员重新审视了超晶理论中存在的难题。1988年,黄坤与朱邦芬合作建立了"黄珠模式",解决了超晶领域20多年来存在的问题,提出了对现代光电子学影响深远的原创理论,推动了相关领域的发展。

黄坤再次站在国际固态物理的前沿,成为引领中国科技创新的旗帜。在他的领导下,1989年,半导体研究所成功建立了半导体超晶国家重点实验室,开创了我国材料科学、固晶物理等新领域。

从1945年到1951年,黄坤在英国学习了五六年,连续五六年创新重大成就,创造了第二个科学春天,提出了"黄珠模式",谈到这两大时期,他说:"我年轻的时候,我的工作特点是鲜明的,但不是再往下走;

黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

1955年,北京大学第一位半导体毕业生与黄坤合影留念(来源:中国科学院半导体研究所)

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刚上初中时,应叔叔的要求,黄坤除了做作业外,还得把所有的数学书都做完,"不仅让我数学非常熟练,还产生了很大的兴趣。忙于做题的黄坤,很少读到书上的例子,"这次事故影响深远,使我没有养成'用猫画老虎'的习惯"

据与黄坤长期研究员朱邦芬介绍,黄坤研究一个问题,审阅一篇论文,喜欢"从第一原理开始",先不看现有文献,独立于最基本的概念。

谈到创新,黄坤这样评价自己:

"我看到的文献较少,因为很容易被鼻子牵着,成为书籍的奴隶。对我来说,创造东西和接受别人的意见要困难得多。学习别人的东西很难,一旦你有了线索并知道如何去做,你的工作就会顺利进行。"

"我喜欢与众不同,我不喜欢随波逐流。跟随每个人没有任何意义。"

正是这种治国态度,使得黄坤在学术上屡次"征服土地",一系列以他姓命名的"黄"理论就是例证。

黄坤认为,对于做科学研究的人来说,归根结底是创造知识。通过创造性地解决科学问题,你可以获得最大的乐趣。"创造知识就是在科学研究中有所作为,并真正取得一些有价值的研究成果,"他说。为此,要达到三个"擅长",即善于发现和提出问题,特别是提出具有科学意义的问题,善于提出解决问题的模型或方法,因为只提出问题而不解决问题,提出的问题会失去实际意义,但也要善于做出最重要和最有意义的结论。"

黄坤还认为,从事科研工作"只是有一定的科学依据和兴趣不好,但也有一定的能力",当然,这种观点也"怎么强调都不过分","我年轻时一起在国外学习和工作的人都曾获得过诺贝尔奖,他们不一定有特殊的才能。

黄昆:他是中国半导体物理学的开创者之一,一生不为名不为利在固体物理学领域崭露锋芒焕发科研第二春“从第一原理出发”

1974年黄坤、邓家璇、黄婉、周广超、杨振宁(从左至右)访问北京颐和园(图片来源:新华社)

2002年,黄坤荣获"移动中国"年度人物称号,在颁奖词中写道:他一生都在科学界探索真谛,一生都在默默传递知识,面对名利起伏,他无动于衷。他不仅以严谨勤奋的科学态度,为人类在科学领域的进步做出了突出贡献,而且以名利匮乏和生活态度诠释了科学家的人格本性。

2005年7月6日,黄坤在北京去世,享年86岁。

"穿越厚重的海洋,面对朝代,祖国的心,名利如草芥末;这是北京大学物理系师生在他70岁生日时赠送的一对,这38个字凝聚了黄坤的一生。

大科学家的故事

中国有我们,没有我们,就有所作为

1941年,黄坤毕业于燕京大学物理系,被金属物理学家葛廷轩介绍到西南联合大学攻读物理系研究生学位。在西南大学,黄坤、杨振宁和张守莲是同学,他们也分别住在宿舍里,分别来自被称为物理系"三剑士"的吴大昭、王竹曦和周培源。当时,他们都二十出头,三个人学会了以截然不同的风格思考,但他们是最聪明的人,总是喜欢谈论世界,互相辩论,爱情更真实黄坤经常把话题引向极致,引发无休止的争论。"正是这些论点给了我一种科学研究的感觉。"杨振宁说。

除了争吵,他们还互相鼓励。

1951年,正在修改布恩给他的手稿的黄坤收到了老师饶烟台的来信,邀请他成为北京大学物理系的教授。本立即决定回家,尽管布恩一再留住他,但未能留住他。回国后,黄坤立即前往北京大学担任物理系教授,开始了长达26年的教学生涯。

黄坤回国的更大原因是他对祖国的热爱。他认为,如果中国要发展科学,融入世界轨道,走在前列,就必须有像莫特这样的"众敌"人物。

在给杨振宁的一封信中,他曾经写道:"每次看到莫特的所有影响,我都能感受到。所谓的"敌人"是什么,他从早到晚都没有充分利用它。"我们仍然真诚地认为,中国有我们,没有我们,就会有所作为。

黄坤认为,如果中国有一些像莫特这样的科学家,情况会非常不同。不能做到"万敌",但可以做到"百姓除"。黄坤正在做这两件事——学习世界先进科学,同时教导和教育人。

文章:集合工程项目办公室/中国科协创新战略研究院

引用:

沈禄涛, 李斌.《真人》黄坤,新华社,2002.2.2.

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

黄坤 - 中国半导体业务(OL)创始人,中央电视台纪录片,2010年。

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

李斌, 周伟宇.不失凌云彩-黄坤纪念馆,新华社,2005.7.14。

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

李斌, 沈禄涛.《面对黄坤60分钟》国家最高科学技术奖"对话"(OL)获得者,新华社,2005.2.5。

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

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