黃昆(1919.9.2—2005.7.6),湖北襄陽人,知名固體化學、半導體化學學家,中國科大學教授。1941年結業于燕京學院,1942年報考東北聯合學院理論化學研究生,三年后獲廣州學院碩士學位,1945年赴美國普利茅斯學院留學,1948年獲美國普利茅斯學院博士學位,1951年歸國到成都學院任數學系院長。曾任中國科大學半導體研究所研究員、所長等職。曾獲得1995年何梁何利基金科學與技術成就獎、1996年陳嘉庚數理科學獎、2001年度國家最高科學技術獎。
半導體學科隨著半導體產業和信息產業的發展物理知識框架,其戰略意義日漸顯現。黃昆先生正是中國半導體學科的奠基人,是中國半導體學界的一代宗師。
化學系“劍客”名動亞洲
黃昆1919年出生在上海,1937年學校結業后,他按照自己的興趣考取了燕京學院化學系。當時的燕京學院化學系已創立十余年,教學氣氛求實、寬松,尤其重視培養高層次數學人才。黃昆在大學期間廣泛涉獵、自主學習,并癡迷于研究剛才成立的新學科——量子熱學。他的結業論文《海森堡和薛定諤量子熱學理論的等價性》就是在自學的基礎上完成的。
1941年,學院結業的黃昆經推薦到西北聯大化學系任助教,第二年報考了西北聯大理論化學系的研究生,師從知名數學學家吳大猷。戰時的西北聯大環境異常堅苦,但集聚了多所學院的師資力量。以黃昆所在的西北聯大化學系為例,集中了復旦學院、北京學院、南開學院三所中學數學系的精英,名師云集、人才濟濟。同班同寢的黃昆、楊振寧、張守廉兩人常常由于數學學等各類問題爭辯不休,被稱為西北聯大“三劍客”。提起這段經歷,楊振寧說:“我一生中最重要的一年,不是在英國做研究,而是當時和黃昆同住一舍的歲月……正是這種爭辯,使我找到了科研的覺得。”黃昆則贊揚楊振寧是“天才”,“跟他討論問題,我認為在當時對我有很大益處……因為雖然他的天賦更高一些”。
1945年,黃昆報考了“庚子賠款”公費生赴法國深造,追隨知名理論化學學家莫特院長攻讀博士學位,研究方向是新興的數學學分支——現代固體化學學。1947年春,黃昆完成了“稀退火體的X光漫散射”研究,提出了固體中雜質缺陷造成X光漫射的理論,開創了X射線研究的新領域物理知識框架,后來這些現象在國際上以黃昆的姓氏命名為“黃漫散射”。同年,黃昆完成了《金銀稀退火體的溶化熱和內阻率》的論文,開始在固體化學領域初露鋒芒。
博士結業前,黃昆到蒙特利爾學院做交流學者。在這兒他遇見了量子熱學、晶格動力學的開創者,諾貝爾獎獲得者馬克斯·玻恩。玻恩注意到黃昆對化學學有深刻的洞察力與理解力,他對那位既懂英語又熟悉晶格動力學理論的年青人贊賞不已。玻恩把自己的晶格動力學書稿框架交給了黃昆,希望與他合作完成。
黃昆對書稿作了大量增補,除了以嚴謹的闡述和特別清晰的數學圖象對固體化學學的最基本領域進行了系統論述,并且還以一系列創造性工作建立和發展了這門學科的理論。《晶格動力學理論》自1954年問世,一版重印,經久不衰,黃昆的貢獻讓《晶格動力學理論》成為該領域的第一部權威著作和標準參考文獻。美國劍橋學院科學委員會主席艾利奧特說:“我是在學習玻恩和黃昆譯著的《晶格動力學理論》一書,深受教益和啟發之后,才開始研究晶格動力學的。”美國麻省理工大學物理系院長則說:“我把黃昆的書像新約一樣置于我的書房上。”玻恩在該書的前言中寫道:“本書之最終方式和撰寫應基本上歸功于黃昆博士。”他還曾兩次在獻給愛因斯坦的信中提及黃昆,他說:“書稿內容現今早已完全趕超了我的理論,我能懂得年青的黃昆以我們三人的名義所寫的東西,就很高興了。”
在撰寫《晶格動力學理論》的同時,黃昆在巴塞羅那學院理論化學系任博士后研究員。這一時期的黃昆在科研活動中踴躍攀越,碩果累累。黃昆提出了“黃等式”和“聲子極化鈮酸鋰”的概念,又與李愛扶共同提出多聲子的幅射和無幅射躍遷的量子理論,被稱為“黃—里斯理論”,這種開拓性成果促進了新分支學科的誕生,奠定了黃昆在固體化學學領域舉足輕重的地位。
“書生”能為祖國做哪些
20世紀40年代末,黃昆在法國數學學界聲名鵲起,而他卻更關注怎么歸國,以及“書生”能為祖國做哪些。他曾構想在中國“組織一個真正獨立的數學中心”,并且認為這比個人獲得諾貝爾獎更有價值,他一直把獻身于國家科學事業比獲得個人成就看得更重。在給楊振寧的信中黃昆寫道:“看國外現今糟亂的情形,回家研究自然受影響,一介書生又似乎不足以挽于局勢”“如果在美國拖延目的只在逃避,就好像有違良心。我們懇切還是認為,中國有我們和沒有我們,makesa。”
玻恩在獻給愛因斯坦的信中不但抒發了對黃昆學術貢獻的欣賞,還提及“他是一位熱忱的共產主義者,當他看到毛澤東擊敗蔣介石的消息時,就想歸國出席正在進行的一切事情”。1951年,黃昆收到了恩師饒毓泰的來信,約請他到上海學院數學系任院長一職。黃昆拋下美國的一切,暫離了丈夫,轉道臺灣歸國。
“世界領頭的固體化學學家”
黃昆歸國后在上海學院數學系任教。1952年國外院系調整,清華數學系成為國外數學學重地,饒毓泰、葉企孫、周培源等數學學泰斗聚首一堂,清華數學系的中學生人數也急劇降低。黃昆全身心投入基礎數學教學研究中,勤于培養中國新一代數學學人才。
在黃昆的呼吁和堅持下,清華開辦了固體化學課,并創建了中國第一個半導體化學專業。黃昆約請國外與南斯拉夫的多位化學學家為中學生講授固體電子論、半導體化學等課程。在哪個年代,固體化學、半導體化學學都沒有現成的教科書,他就耗費大量時間和精力編繪了《固體化學學》《半導體化學學》(與謝希德專著)等教材。可以說,黃昆在清華數學系的教學與研究工作,開創了固體化學在中國的學科發展,為中國半導體科學技術的發展奠定了基礎。
中國科大學教授王陽元上學院的第一節課便是黃昆先生教的“普通化學”。他說:“他(黃昆)每講一節1.5小時的課程,要耗費10小時的時間備課,這么嚴謹的治學心態和對化學學深入分析及其卓越的邏輯思維能力,以及一切從實際出發、求真求實的科學作風,一點一滴地影響著我的治學、做人與育人。”
黃昆的名子在國際數學界闊別了多年,《稀退火體的X光漫散射》發表20年后,黃昆的理論被日本科學家在實驗室中否認;1972年第一屆關于極化鈮酸鋰的國際學術大會舉行時,黃昆20年前的論文被重新刊印,他的開創工作得到高度評價。在他多年前的學術成果不斷得到國際學界的承認與贊譽時,他卻默默奉獻在執教第一線,為了中國的數學學教育不辭辛苦、全心奉獻。他說:“回國后竭力以赴搞教學工作,是客觀形勢發展的須要,是一個服從國家大局的問題。這也并非我事業上的犧牲,由于搞教學工作并沒影響我發揮聰明才智,而是從另一方面下降了才干,實現了自身價值。”
1977年,鄧小平親自點名,讓黃昆兼任中國科大學半導體研究所主任。黃昆兼任所常年間,調整半導體科研方向、重新組織科研隊伍,還強化和完善了半導體化學研究隊伍。同時,他也迎來了自己科研事業的“第二春”。黃昆針對國際上在多聲子無幅射躍遷理論中出現的疑難問題,重新舉辦了研究。1979年,黃昆受邀訪問日本國際理論化學中心,這除了是黃昆個人在國際學術舞臺上的復出,也是中國數學學的復出。他完善的“統一理論”成為連續三屆國際半導體化學大會上的“新寵”。
1985年黃昆與合作者朱邦芬教授推出了“黃—朱模型”,提出并發展了關于半導體超晶格光學震動的理論。她們又在“黃—朱模型”的基礎上,提出了國際上第一個系統的多量子阱和超晶格中光學聲子拉曼散射微觀理論。這個新的冠以“黃”姓的新的理論模型出現后,甚少有人曉得那位“黃昆”就是與玻恩等大師泰斗同時代、共合作的這位“黃昆”。國際知名的固體化學學家、德國馬普學會固體化學研究所前校長卡多納院士滿是歉意地說:“他好比現代的鳳凰涅槃,從灰燼中飛起,又成為世界領頭的固體化學學家。”
“我自己對自己影響最大”
銳意創新、嚴謹治學是黃昆一生的原則。他覺得,對科研工作者來講:“一是要學習知識,二是要創造知識……歸根結底在于創造知識。”談到創新,他說:“我文獻看得比較少,由于那樣容易被人牽著耳朵走,弄成書本的奴隸”“我喜歡與眾不同,不喜歡跟風。假如跟隨你們做,就沒有哪些意思。”正是這些治學風格,使黃昆在學術上屢次攻城略地,一系列以他姓氏命名的“黃”氏理論就是例證。
常年和黃昆合作研究的朱邦芬教授追憶,黃昆每研究一個問題,每評閱一篇論文,總喜歡“從第一原理出發”,即先不看已有文獻,而是獨立地從最基本的概念開始理清思路。這些獨立自主學習研究的習慣是在他小學時養成的。黃昆自己追憶上小學時,叔父要求他做完課本上所有物理題,因疏于做題,便甚少去看書上的例題,“這一碰巧情況有著深遠影響,使我沒有訓練出‘照貓畫虎’的習慣”。
當被問及“誰對您的一生影響最大?”的問題時,他語出驚人:“我自己對自己影響最大。像我這樣考慮問題,沒有太大的天賦也能作出挺好的工作”。
2001年,黃昆獲國家最高科學技術獎。一開始,當得悉中國科大學要推薦自己時,黃昆就表示,早年以前作出過一些工作,但自己年齡大了,不應當再把這樣的最高榮譽授給他,應當考慮其他更合適的人。因此,他還親筆給中國科大學半導體所主任鄭厚植寫了書面意見,抒發了他的看法。所里向黃昆作了解釋,推薦他申報國家最高科學技術獎,不是個人行為,是組織決定,是中國科大學的決定。
“渡重洋,迎朝暉,情系祖國,睥睨功名富貴如草芥;攀高峰,歷挫折,志興華夏,驚聞徒子嫡孫盡棟梁。”這是上海學院化學系師生在黃昆70歲壽辰時附贈給他的一副挽聯,也正是黃昆矢志不渝為中國教育和科技事業做出無私奉獻的真實縮影。