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固体物理一代宗师黄昆

2002-02-03 来源:光明日报 本报记者 刘敬智 我有话说


83岁高龄的著名物理学家、我国固体物理的一代宗师黄昆,和王选一道,获得了今年国家最高科技奖。为此,记者专访了这位老科学家。在记者的眼里,他既是一位功勋卓著的重量级的科学家,又是一位普普通通、十分平易近人的慈祥的老人。

他写出了牛津经典物理学著作

1947—1951年,黄昆在英国利物浦大学进行博士后研究,完成了三项他毕生最有影响的工作,对推动固体物理的发展起了重要作用。一项是他和里斯女士合作研究产生的多声子跃迁理论,以“黄—里斯因子”著称于世。一项是描述晶体中光学位移、宏观电场与电极化三者关系的“黄方程”和由此引伸的电磁波与晶格振动的耦合,即后来称为极化激元的重要概念。这些发现对人们认识晶体的光学性质、电学性质以及杂质、缺陷对光电性质的影响等方面都具有重要的理论意义。

1947年春,黄昆完成了博士论文,按照大学的规定,最早要到1948年元月才能正式举行授予黄昆博士学位的典礼,中间相隔半年多时间。于是,黄昆来到了诺贝尔奖获得者、著名物理学家玻恩门下。通过接触和了解,玻恩很赞赏黄昆的学识,他说自己年事已高,将完成用量子力学阐述晶格动力学理论的《晶格动力学》专著的重任交给了黄昆,同时交给他的还有玻恩的一些残缺不全的旧手稿……黄昆对这个领域很感兴趣,又觉得这是一个发挥自己聪明才智的机会,便接受了。

1948年初,黄昆回到布列斯特接受博士学位,讲师弗洛里希问他,是否愿到利物浦做3年期的博士后研究生?黄昆问,可否同意他用一半的时间从事晶格动力的写作?弗洛里希点头表示同意,于是黄昆便与弗洛里希一起到了利物浦,做起了博士后研究员。

写这样的书可非同儿戏,有一段时间,黄昆和玻恩为要不要在点阵动力学的系统推导之前加上基本导论性的三章,发生了争执……后玻恩让步,表示同意黄昆的想法。黄昆写进的内容,在1960年激光发现以后,一一被实验证实了。

黄昆在书中还推导出了晶格常数的10个不变关系式,这是个全新的结果,对于普遍理论的完善,具有重要意义。

黄昆不仅以严谨的论述和非常清晰的物理图像对这个固体物理学中的一个最基本领域进行了系统的总结,而且还以一系列创造性的工作,发展和完善了这个领域。

黄昆于1951年10月回国,但书稿还有一章没有完成,他是回国以后,在百忙中抽时间写完后寄回英国的。经玻恩整理后,《晶格动力学》于1954年问世。

这本书问世以来,影响巨大。1969年出了第二版,1985年又发行了第三版,并译成多国文字,一再重印。它是所有固体物理学和晶格动力学专著的标准参考文献。1978年各国出版社曾决定停止印刷,但是过了3年,美国的一位物理学家呼吁再次出版,在将近半个世纪以后的今天,牛津大学出版社把它列入了“牛津经典物理著作丛书”。1989年,北京大学物理系张树霖教授在德国参加一个学术会议时,美国麻省理工大学物理系主任曾对他说:“我把黄昆的书像圣经一样放在我的书桌上。”

当然,黄昆的科研成果还有很多,如:为固体中长波长光学振动的唯象处理提供了理论基础的“黄昆方程”;在研究晶体中漫散射强度时,创立的“黄—漫散射”理论(这一理论在发表后20年被实验证实);20世纪80年代以后,又与朱邦芬合作,针对国际上在多声子无辐射跃迁理论中出现的疑难问题,进行了研究,提出了超晶格光学声子模式的模型及解析表达式,解决了困扰学术界多年的一个疑点,被国际物理学界称之为“黄—朱模型”。

他以桃李满天下为己任

1951年,黄昆满腔热忱回到了祖国,立即到北京大学物理系任教授,开始了26年的北京大学教学生涯。他全力以赴地投入到普通物理的教学中。每周6个学时的教学,他要用50甚至60个学时准备,而且每次课前都要试讲。

黄昆对普通物理教学内容有许多独到的见解。1953年和1955年他发表在物理通报上的论文《表面张力》和《分子物理学中的几个问题》就是典型例子。他纠正了许多年来在中外教科书中用分子压强来说明表面张力的错误,建立了分子间的吸引力和排斥力有不同作用距离的物理图像……黄昆的这些教学论文在物理教师中引起了广泛的重视。通常,在研究领域有所成就的人都渴望把研究进行下去,有时甚至认为教学是一种额外负担。黄昆却不这样认为,他觉得培养一支科技队伍的重要性远远超过个人在学术上的成就。

在26年的漫长生涯中,他先后教授过“普通物理”、“固体物理”和“半导体物理”,引导着大批青年学生进入了这些领域。数十年来,在黄昆的教导下,一大批教授、工程师、专家成长起来,分布在国家各个重要岗位上,成为国家的骨干。由他的讲义产生的两本书已成为我国的标准教科书。

 

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