黃昆：在世界科學史寫上中國人的名字

　　中國科學院院士、著名物理學家黃昆先生，以他對科學事業的卓越貢獻，在83歲高齡時獲得了我國科技界的最高榮譽——2001年度國家科學技術最高獎。

　　在2001年度國家科技獎勵頒獎大會前夕，在中國科學院半導體研究所黃昆先生的辦公室中，記者有幸目睹了這位學界大師的風采。

　　雖然身體不太好，但黃昆先生依然精神矍鑠。如果不是事先知道黃昆先生的年齡，從黃昆先生的臉上，一點都看不出是他是位如此高齡的老人。

　　這位曾推動世界固體物理學科發展的著名科學家的簡歷上，只是簡單地寫着：黃昆，1919年生於北京，1941年畢業於燕京大學，1945年赴英國留學，1948年獲英國布里斯托大學哲學博士學位，1948－1951年在英國利物浦大學理論物理系任博士後研究員，1951年回國，1951－1977年任北京大學物理系教授，1977－1983年任中國科學院半導體研究所所長，自1983年至今，任名譽所長。黃昆先後被選為中國科學院學部委員（院士）（1955年），瑞典皇家科學院外籍院士（1980年），第三世界科學院院士（1985年）。1987－1991年曾任中國物理學會理事長。

　　多次寫上中國人的名字　　

　　黃昆先生是著名的物理學家，是晶格動力學的奠基人和權威，聲子物理學科的開拓者。他的名字與多聲子躍遷理論、X光漫散射理論、晶格振動長波唯像方程聯繫在一起。

　　黃昆先生對固體物理學做出了許多開拓性的貢獻，在世界理論物理領域多次寫上中國人的名字。

　　1947年5月，黃昆先生到英國愛丁堡大學物理系當代物理學大師玻恩（M．Born）處作短期訪問。玻恩把自己已寫的一部分《晶格動力學理論》專著的手稿給黃昆看，並建議在他的手稿的基礎上，由黃昆執筆合作完成這部專著。當時，黃昆己接受北京大學物理系主任饒毓泰的聘請，將回國到北京大學任教。為此，黃昆寫信給饒毓泰徵求意見，饒毓泰覆信熱情支持他與波恩合作寫書。為了得到必要的經費支持，1948年初黃昆接受了將任英國利物浦大學理論物理系主任的弗羅利希的聘請，成為該系的為期三年的博士後研究員。在利物浦三年期間，黃昆在科學事業上取得了豐碩的成果。

　　晶體中原子振動是晶體中一種最基本的運動形式，對晶體的熱學、電學、光學、力學性質都有重要的影響。到上世紀40年代中葉，許多科學家對晶格動力學已進行了一系列實驗和理論研究工作。1950年前後黃昆和波恩合作成功地完成了世界上第一部晶格動力學的系統專著：《晶格動力學理論》。黃昆在寫這本專著時，做了一系列創造性的工作，用嚴謹的體系和清晰的物理圖像總結、發展和完善了這個領域，使該書成為該領域最具權威性的一部專著。

　　幾代固體物理學家都通過學習這本專著而了解晶格動力學這個領域。曾任英國愛丁堡大學理學院院長、晶格動力學權威W. Cochran 在他寫的《晶格中的原子動力學》一書（1973年出版）引言中說："玻恩和黃昆在1954年出版的《晶格動力學》，至今仍是這個學科的主要方面的權威著作。"許多著名的國外學者，如美國的A. A. Maradudin, 英國的R. J. Elliot等都說過，“我們研究晶格動力學，是在學習了玻恩和黃昆合著的《晶格動力學》一書以後，受到教益和啟發才開始的。”1989年，在德國舉行的一個學術會議上，美國麻省理工大學物理系主任曾對北京大學物理系張樹霖教授說：“我把黃昆的書像聖經一樣放在我的書桌上。”

　　玻恩和黃昆合著的《晶格動力學》一書被引用幾千次。無論從被引證次數，還是從被引證延續時間，《晶格動力學》一書在國際上都是罕見的，代表了世界一流水平。

　　黃昆先生還開創了“黃－里斯理論”。他首先提出和發展了以晶格弛豫為基礎的多聲子輻射和無輻射躍遷理論，對於認識晶體的光學性質、電學性質以及雜質、缺陷對光電性質的影響等方面都具有重要的指導意義。該理論在60年代被實驗證實，被國際上稱為黃－里斯（Huang－Rhys）理論，理論中的S因子被稱為Huang－Rhys因子。他和他夫人里斯（Rhys）合作的“F－中心光吸收和無輻射躍遷理論”這篇著名論文自1965年以來已被引用超過500次，成為該領域的經典文獻之一。

　　黃昆先生提出了一對以他的名字命名的“黃昆方程”，為固體中長波長光學振動的唯象處理提供了理論基礎。利用這組方程黃昆首先引入了電磁波和橫光學振動耦合模的這一新概念，後來被稱為極化激元。這一預言在1965年被實驗證實。他的題為“關於輻射場和離子晶體的相互作用”的論文被第一屆國際極化激元會議評價為該領域的一個里程碑。以後極化激元的概念被廣泛推廣到其它各種特殊的元激發和電磁波的耦合模。

　　黃昆先生在研究晶體中缺陷彈性位移在X光衍射峰附近產生的漫散射強度時，創立了“黃－漫散射”理論。這個理論在論文發表近20年後被實驗證實，這種散射被國際上命名為“黃－漫散射”。利用黃昆的漫散射理論，可以從X射線的漫散射推出晶體中點缺陷的結構，如位移場分布、對稱性、大小等。這種方法已成為研究晶體中微觀缺陷的一種特殊的X射線技術。

　　開創我國高等學校固體物理專業教育

　　黃昆先生還是位傑出的教育家。他致力於凝聚態物理科學研究和教育，以勤奮、嚴謹、嚴於律己和誨人不倦而著稱。黃昆長期從事物理教學工作，是我國固體物理和半導體物理學科的一位開創者，培養了一大批中國物理學家和半導體技術專家。受到黃昆的言傳身教，黃昆的研究生和助手們，已經成長為我國許多教育、科研單位的骨幹，在固體物理學的科研與教學上，挑起了大梁。其中甘子釗、秦國剛、夏建白當選為中國科學院院士。

　　1951年底，黃昆先生抱着投身於新中國建設事業的滿腔熱忱回到中國。他回國後，立即赴北京大學物理系任教授，開始了26年的北京大學教學生涯。50年代，他作為北京大學物理系教授，為新中國的固體物理和半導體物理的教學打下了基礎。他所講授的“大學物理”，“固體物理”和“半導體物理”三門課程，吸引了大批青年學生，引導他們進入了固體物理和半導體領域。

　　當時，無論國內國外，“固體物理”都僅有專著，而無現成的教科書可供借鑑。1953年，黃昆先生首先為研究生開設固體理論課，內容主要是晶格動力學和固體電子論。1953年秋北京大學物理系設立了固體物理、光學、無線電電子學、理論物理等專門化教研室。黃昆被任命擔任固體物理專門化教研室主任。

　　他還建議把固體物理列為我國物理專業的一門基礎課，作為物理專業課程設置上最顯著的一項改革，以趕上當代科學技術發展的步伐。1960年秋，固體物理正式成為物理專業的基礎課，在北大本科生中普遍開設了這門課程。這一切凝聚了黃昆先生大量的心血和辛勤勞動，成為我國高等學校固體物理專業教育的開創者。

　　黃昆在北京大學多年親自講授固體物理和半導體物理課程，對教材質量十分重視。他一向認為講課講義對科學問題的講解必須明確具體，基本概念和理論闡述必須確切。他在多年改進講義的基礎上所著《固體物理學》以及與謝希德合著的《半導體物理學》都是在前無藍本的情況下自己編著的教科書。這兩本著作都以講解透徹精闢著稱，在很長一段時間內成為我國固體物理和半導體物理專業學生和科研人員的必讀著作。

　　黃昆先生領導建設了北京大學固體物理教研室和半導體物理教研室，為我國的半導體科學和技術骨幹力量的培養做出了卓越貢獻。在黃昆先生的一次壽辰盛會上，北京大學物理系師生送給他一副對聯：

　　渡重洋迎朝暉心繫祖國傲視功名富貴如草芥

　　攀高峰歷磨難志興華夏欣聞徒子徒孫盡棟梁

　　這正是黃昆先生始終矢志不渝，為中國教育事業做出無私奉獻的寫照。

　　年近六十重返科學研究第一線

　　1977年，黃昆先生被調到科學院半導體研究所任所長，在國際物理界沉寂近30年後，又重新活躍起來，開始了研究生涯中第二個活躍期。正如國際著名固體物理學家、德國馬克斯普朗克協會固體物理研究所前所長卡多納(M. Cardona)描述的："他好比現代的鳳凰涅磐（般字下加木），從灰燼中飛起又成為世界領頭的固體物理學家。”

　　黃昆先生在繁忙的所長崗位上，抓緊點滴時間投入科研。1983年他針對國際上在多聲子無輻射躍遷理論中出現的疑難問題，重新開展了研究。黃昆先生證明了在消除康登近似帶來的不自洽性後，絕熱近似與靜態耦合是等價的。他提出的無輻射躍遷理論的多聲子模型，更進一步發展了無輻射躍遷理論。

　　1987年，他與朱邦芬開始研究量子阱中晶格振動的問題，他們澄清了原來理論和實驗出現矛盾的原因，提出和發展了關於半導體超晶格光學振動的系統理論。這一理論發現被國際學術界稱作"黃朱模型"。“黃朱模型”引起國際上的普遍重視，由此引發了一系列的理論和實驗研究工作，有力推動了這一研究領域的深入發展。“黃朱模型”已作為該領域必讀文獻列入許多國外專著和研究生教材。黃、朱十多次被邀請到國際、全國學術大會作特邀報告。朱邦芬在第二十屆國際半導體物理會議和第五屆國際超晶格微結構和微器件會議作的邀請報告，是中國學者第一次在該領域最高學術水準的國際系列學術會議上作特邀報告。

　　為我國半導體物理科學和技術發展嘔心瀝血

　　黃昆先生在科學上的成就受到了國際學術界的高度評價，也得到祖國和人民的承認。1955年，年僅36歲的黃昆就當選為中國科學院學部委員（院士），是當時所有委員中最年輕的一名。之後，他還當選為瑞典皇家科學院外藉院士、第三世界科學院院士。黃昆先生除了擔任中國物理學會理事長、中國科學院數理學部常委，還被選為中華人民共和國第三屆全國人民代表大會代表，當選為中國人民政治協商會議第五屆全國委員會常務委員，以後分別連任第六屆、第七屆、第八屆政協常委。

　　80年代以後，黃昆先生大力推動我國的超晶格研究，他早在1985年就提出了指導性的意見：半導體超晶格的意義，將與半導體晶體管的發明相比擬。在他的倡導下，設立了國家和科學院相應的重大項目，並成立了半導體超晶格國家重點實驗室。他為打破西方國家對我國分子束外延技術的封鎖禁運，促進我國超晶格材料生長和研究、器件研製以及光電器件產業化的工作作出了重要貢獻，使得我國在很短的時間內趕上了國際先進水平。2001年3月他和其他5名院士在“科學時報”上聯名呼籲：緊急部署納米量子結構、量子器件及其集成技術的基礎研究，奮起迎接納米科技爭奪戰。

　　因為黃昆先生的成就，早在50年代他就成為享譽世界的大科學家。多年來，他依然以他高尚的人格魅力，感染着所有和他接觸過的人。

　　老驥伏櫪，志在千里。烈士暮年，壯心未已。黃昆先生，青年時代做出了卓越的科學貢獻，中年時期獻身於祖國教育事業，60歲後又重攀上世界科學高峰，如今桃李滿天下，聞名海內外……

　　現在，黃昆先生仍然堅持每天上午去中國科學院半導體研究所上班，他仍在為祖國的科學技術發展嘔心瀝血地工作着、奉獻着。