黄昆(1919.9.2—2005.7.6),湖北襄阳人,知名固体化学、半导体化学学家,中国科大学教授。1941年结业于燕京学院,1942年报考东北联合学院理论化学研究生,三年后获广州学院硕士学位,1945年赴美国普利茅斯学院留学,1948年获美国普利茅斯学院博士学位,1951年归国到成都学院任数学系院长。曾任中国科大学半导体研究所研究员、所长等职。曾获得1995年何梁何利基金科学与技术成就奖、1996年陈嘉庚数理科学奖、2001年度国家最高科学技术奖。
半导体学科随着半导体产业和信息产业的发展物理知识框架,其战略意义日渐显现。黄昆先生正是中国半导体学科的奠基人,是中国半导体学界的一代宗师。
化学系“剑客”名动亚洲
黄昆1919年出生在上海,1937年学校结业后,他按照自己的兴趣考取了燕京学院化学系。当时的燕京学院化学系已创立十余年,教学气氛求实、宽松,尤其重视培养高层次数学人才。黄昆在大学期间广泛涉猎、自主学习,并痴迷于研究刚才成立的新学科——量子热学。他的结业论文《海森堡和薛定谔量子热学理论的等价性》就是在自学的基础上完成的。
1941年,学院结业的黄昆经推荐到西北联大化学系任助教,第二年报考了西北联大理论化学系的研究生,师从知名数学学家吴大猷。战时的西北联大环境异常坚苦,但集聚了多所学院的师资力量。以黄昆所在的西北联大化学系为例,集中了复旦学院、北京学院、南开学院三所中学数学系的精英,名师云集、人才济济。同班同寝的黄昆、杨振宁、张守廉两人常常由于数学学等各类问题争辩不休,被称为西北联大“三剑客”。提起这段经历,杨振宁说:“我一生中最重要的一年,不是在英国做研究,而是当时和黄昆同住一舍的岁月……正是这种争辩,使我找到了科研的觉得。”黄昆则赞扬杨振宁是“天才”,“跟他讨论问题,我认为在当时对我有很大益处……因为虽然他的天赋更高一些”。
1945年,黄昆报考了“庚子赔款”公费生赴法国深造,追随知名理论化学学家莫特院长攻读博士学位,研究方向是新兴的数学学分支——现代固体化学学。1947年春,黄昆完成了“稀退火体的X光漫散射”研究,提出了固体中杂质缺陷造成X光漫射的理论,开创了X射线研究的新领域物理知识框架,后来这些现象在国际上以黄昆的姓氏命名为“黄漫散射”。同年,黄昆完成了《金银稀退火体的溶化热和内阻率》的论文,开始在固体化学领域初露锋芒。
博士结业前,黄昆到蒙特利尔学院做交流学者。在这儿他遇见了量子热学、晶格动力学的开创者,诺贝尔奖获得者马克斯·玻恩。玻恩注意到黄昆对化学学有深刻的洞察力与理解力,他对那位既懂英语又熟悉晶格动力学理论的年青人赞赏不已。玻恩把自己的晶格动力学书稿框架交给了黄昆,希望与他合作完成。
黄昆对书稿作了大量增补,除了以严谨的阐述和特别清晰的数学图象对固体化学学的最基本领域进行了系统论述,并且还以一系列创造性工作建立和发展了这门学科的理论。《晶格动力学理论》自1954年问世,一版重印,经久不衰,黄昆的贡献让《晶格动力学理论》成为该领域的第一部权威著作和标准参考文献。美国剑桥学院科学委员会主席艾利奥特说:“我是在学习玻恩和黄昆译著的《晶格动力学理论》一书,深受教益和启发之后,才开始研究晶格动力学的。”美国麻省理工大学物理系院长则说:“我把黄昆的书像新约一样置于我的书房上。”玻恩在该书的前言中写道:“本书之最终方式和撰写应基本上归功于黄昆博士。”他还曾两次在献给爱因斯坦的信中提及黄昆,他说:“书稿内容现今早已完全赶超了我的理论,我能懂得年青的黄昆以我们三人的名义所写的东西,就很高兴了。”
在撰写《晶格动力学理论》的同时,黄昆在巴塞罗那学院理论化学系任博士后研究员。这一时期的黄昆在科研活动中踊跃攀越,硕果累累。黄昆提出了“黄等式”和“声子极化铌酸锂”的概念,又与李爱扶共同提出多声子的幅射和无幅射跃迁的量子理论,被称为“黄—里斯理论”,这种开拓性成果促进了新分支学科的诞生,奠定了黄昆在固体化学学领域举足轻重的地位。
“书生”能为祖国做哪些
20世纪40年代末,黄昆在法国数学学界声名鹊起,而他却更关注怎么归国,以及“书生”能为祖国做哪些。他曾构想在中国“组织一个真正独立的数学中心”,并且认为这比个人获得诺贝尔奖更有价值,他一直把献身于国家科学事业比获得个人成就看得更重。在给杨振宁的信中黄昆写道:“看国外现今糟乱的情形,回家研究自然受影响,一介书生又似乎不足以挽于局势”“如果在美国拖延目的只在逃避,就好像有违良心。我们恳切还是认为,中国有我们和没有我们,makesa。”
玻恩在献给爱因斯坦的信中不但抒发了对黄昆学术贡献的欣赏,还提及“他是一位热忱的共产主义者,当他看到毛泽东击败蒋介石的消息时,就想归国出席正在进行的一切事情”。1951年,黄昆收到了恩师饶毓泰的来信,约请他到上海学院数学系任院长一职。黄昆抛下美国的一切,暂离了丈夫,转道台湾归国。
“世界领头的固体化学学家”
黄昆归国后在上海学院数学系任教。1952年国外院系调整,清华数学系成为国外数学学重地,饶毓泰、叶企孙、周培源等数学学泰斗聚首一堂,清华数学系的中学生人数也急剧降低。黄昆全身心投入基础数学教学研究中,勤于培养中国新一代数学学人才。
在黄昆的呼吁和坚持下,清华开办了固体化学课,并创建了中国第一个半导体化学专业。黄昆约请国外与南斯拉夫的多位化学学家为中学生讲授固体电子论、半导体化学等课程。在哪个年代,固体化学、半导体化学学都没有现成的教科书,他就耗费大量时间和精力编绘了《固体化学学》《半导体化学学》(与谢希德专著)等教材。可以说,黄昆在清华数学系的教学与研究工作,开创了固体化学在中国的学科发展,为中国半导体科学技术的发展奠定了基础。
中国科大学教授王阳元上学院的第一节课便是黄昆先生教的“普通化学”。他说:“他(黄昆)每讲一节1.5小时的课程,要耗费10小时的时间备课,这么严谨的治学心态和对化学学深入分析及其卓越的逻辑思维能力,以及一切从实际出发、求真求实的科学作风,一点一滴地影响着我的治学、做人与育人。”
黄昆的名子在国际数学界阔别了多年,《稀退火体的X光漫散射》发表20年后,黄昆的理论被日本科学家在实验室中否认;1972年第一届关于极化铌酸锂的国际学术大会举行时,黄昆20年前的论文被重新刊印,他的开创工作得到高度评价。在他多年前的学术成果不断得到国际学界的承认与赞誉时,他却默默奉献在执教第一线,为了中国的数学学教育不辞辛苦、全心奉献。他说:“回国后竭力以赴搞教学工作,是客观形势发展的须要,是一个服从国家大局的问题。这也并非我事业上的牺牲,由于搞教学工作并没影响我发挥聪明才智,而是从另一方面下降了才干,实现了自身价值。”
1977年,邓小平亲自点名,让黄昆兼任中国科大学半导体研究所主任。黄昆兼任所常年间,调整半导体科研方向、重新组织科研队伍,还强化和完善了半导体化学研究队伍。同时,他也迎来了自己科研事业的“第二春”。黄昆针对国际上在多声子无幅射跃迁理论中出现的疑难问题,重新举办了研究。1979年,黄昆受邀访问日本国际理论化学中心,这除了是黄昆个人在国际学术舞台上的复出,也是中国数学学的复出。他完善的“统一理论”成为连续三届国际半导体化学大会上的“新宠”。
1985年黄昆与合作者朱邦芬教授推出了“黄—朱模型”,提出并发展了关于半导体超晶格光学震动的理论。她们又在“黄—朱模型”的基础上,提出了国际上第一个系统的多量子阱和超晶格中光学声子拉曼散射微观理论。这个新的冠以“黄”姓的新的理论模型出现后,甚少有人晓得那位“黄昆”就是与玻恩等大师泰斗同时代、共合作的这位“黄昆”。国际知名的固体化学学家、德国马普学会固体化学研究所前校长卡多纳院士满是歉意地说:“他好比现代的凤凰涅槃,从灰烬中飞起,又成为世界领头的固体化学学家。”
“我自己对自己影响最大”
锐意创新、严谨治学是黄昆一生的原则。他觉得,对科研工作者来讲:“一是要学习知识,二是要创造知识……归根结底在于创造知识。”谈到创新,他说:“我文献看得比较少,由于那样容易被人牵着耳朵走,弄成书本的奴隶”“我喜欢与众不同,不喜欢跟风。假如跟随你们做,就没有哪些意思。”正是这些治学风格,使黄昆在学术上屡次攻城略地,一系列以他姓氏命名的“黄”氏理论就是例证。
常年和黄昆合作研究的朱邦芬教授追忆,黄昆每研究一个问题,每评阅一篇论文,总喜欢“从第一原理出发”,即先不看已有文献,而是独立地从最基本的概念开始理清思路。这些独立自主学习研究的习惯是在他小学时养成的。黄昆自己追忆上小学时,叔父要求他做完课本上所有物理题,因疏于做题,便甚少去看书上的例题,“这一碰巧情况有着深远影响,使我没有训练出‘照猫画虎’的习惯”。
当被问及“谁对您的一生影响最大?”的问题时,他语出惊人:“我自己对自己影响最大。像我这样考虑问题,没有太大的天赋也能作出挺好的工作”。
2001年,黄昆获国家最高科学技术奖。一开始,当得悉中国科大学要推荐自己时,黄昆就表示,早年以前作出过一些工作,但自己年龄大了,不应当再把这样的最高荣誉授给他,应当考虑其他更合适的人。因此,他还亲笔给中国科大学半导体所主任郑厚植写了书面意见,抒发了他的看法。所里向黄昆作了解释,推荐他申报国家最高科学技术奖,不是个人行为,是组织决定,是中国科大学的决定。
“渡重洋,迎朝晖,情系祖国,睥睨功名富贵如草芥;攀高峰,历挫折,志兴华夏,惊闻徒子嫡孙尽栋梁。”这是上海学院化学系师生在黄昆70岁寿辰时附赠给他的一副挽联,也正是黄昆矢志不渝为中国教育和科技事业做出无私奉献的真实缩影。