黄昆站在固体物理学巅峰上

2011年5月初，以著名物理学家与教育家黄昆的名字命名的小行星由中科院国家天文台施密特CCD小行星项目组发现并获得国际永久编号，经过国际天文学联合会批准而获正式命名。

黄昆，浙江嘉兴人，中国科学院院士，中国固体物理学先驱与中国半导体技术奠基人。1919年9月出生于北京，1941年毕业于燕京大学。历任英国爱丁堡大学物理系、利物浦大学理论物理系研究员，北京大学物理系教授，中国科学院半导体研究所所长、名誉所长等职，受聘过瑞典皇家科学院外籍院士、第三世界科学院院士，当选过中国物理学会理事长与全国人大代表、全国政协常委。

9年前，笔者经过近一个星期的预约，采访了固体物理学泰斗黄昆先生。下面是那次采访材料的整理。

写出“圣经”般的牛津经典

1945年8月，黄昆到英国布里斯托大学做了莫特的博士研究生。1977年获诺贝尔物理学奖的莫特当时已是国际上著名的理论物理学家，他对许多物理问题有很深的洞察力，善于透过错综复杂的表面现象去把握本质，倾向于用简单的物理模型方法解决问题而不主张借助复杂的数学推导。莫特对黄昆学术风格的形成起了决定性的作用，使黄昆“避免了在数学公式里绕圈子的这种弯路，并且懂得重视实践和理论的联系”。在两年的研究生学习期间，黄昆先后完成了3篇论文，对后来物理科学的发展都深有影响。其中，第一篇论文提出了杂质或缺陷引起的漫散射，即后来被物理界称为“黄漫散射”。

“现在想来，我在科学研究的方向选择上是非常幸运的。选择莫特做导师，也就选择了将固体物理作为自己的研究方向，这门学科当时才刚刚形成。”“其实，早在西南联大时有一位英国教授给联大捐赠了一大批英国出版的科学书籍。我对这批书很感兴趣，引起我注意的是莫特先生的几本书，使我感到他的学识之渊博、研究领域之丰富。基于此，我到了布里斯托大学做了莫特的研究生。”黄昆对笔者如是说。

黄昆的一生和诺贝尔奖大师紧密相连，从英国布里斯托大学到爱丁堡大学，再到利物浦大学；跟从诺贝尔奖获得者莫特教授到玻恩教授，这是黄昆的第一个“黄金时期”。物理学大师玻恩是量子力学的创始人，也是晶体原子运动系统理论的开创者，早在第二次世界大战期间，玻恩就打算从量子力学最一般原理出发，写一部关于晶格动力学的专著，但战后因忙于他事，且年事已高，此事一度搁置。1947年5月中旬，黄昆来到了爱丁堡大学玻恩教授处短期工作，工作中玻恩发现黄昆熟悉这门学科，且有深邃见解，便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……

“我觉得这是一次发挥聪明才智的极好机会，乐于从命。”黄昆从1948年开始，在4年时间内，不仅以严谨的论述和非常清晰的物理图像对固体物理学中的最基本领域进行了系统的总结，而且以一系列创造性的工作发展和完善了这个领域。他回忆说：“写这样的书非同儿戏。有一段时间，我同玻恩教授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论……后来，他作出让步，表示同意我的想法。”谁也没想到，黄昆当初写进该书的内容在1960年激光发现以后一一被实验证实。由此，奠定了他在固体物理学领域的权威地位。对此，玻恩伸出了大拇指，表示称赞。接着，他给爱因斯坦写信，信中说：“书稿内容现在已经完全超越了我的理论，我能懂得年轻的黄昆以我们两人的名义所写的东西，就很高兴了。”

这部书问世后，一版再版，多次重印，且被译成多国文字。1985年发行了第三版时，出版者在封底特意加了一段评价，说：“玻恩和黄昆关于晶格动力学的主要著作已出版30年了。当年，本书代表了该主题的最终总结。现在，在许多方面该书仍是该主题的最终总结。”事实确实如此，几十年来，这本书一直作为晶格振动及其相关效应如拉曼散射、瑞利散射、红外光谱、比热和弹性等理论的经典著作，成了几代科学家的入门指导书和必备参考书。牛津大学出版社把它列入了“牛津经典物理著作丛书”。1979年英国剑桥大学科学委员会主席R·J·Elliot曾在一个报告会上说：“我是在学习玻恩和黄昆合著的《晶格动力学理论》一书中受到教益和启发以后，才开始研究晶格动力学的。”在将近半个世纪后，还有国外专家称：“我把黄昆的书像圣经一样放在我的书桌上。”

距返回祖国还有两年多时间，黄昆应英国利物浦大学理论物理系主任弗洛里希的聘请，任博士后研究员。这期间，除了潜心撰写《晶格动力学》外，在学术上有两项开创性的贡献，即著名的“黄方程”与“黄—里斯理论”。

如饥似渴吮吸物理精华

黄昆出生在一个银行高级职员家庭里。家庭较高的文化素养和毫无拘束的气氛，对黄昆少年时代成长影响很大。黄昆以切身经历为例，认为小学学习不必要求太高，中学打的基础则会影响一个人一辈子。

黄昆先后在北京蒙养园、北京师大附小、上海光华小学上学。他回忆自己小学阶段，除去识字，常读小说和学会加减乘除之外，似乎没有学更多的知识。“在上海光华小学五年级还没读完，我随家搬迁回到了北京，暂住在伯父家，并插班就读于燕京大学附中初二。伯父见我课后很空闲，便询问原因。我说，老师交代的数学作业都已完成。伯父说，那怎么行，数学课本上的题全都要做。于是，我就这样做了。从此我的数学课一直学得很好，并发生了浓厚的兴趣。忙于做题，我很少去看书上的例题。这于我有着深远影响，使我没有训练出‘照猫画虎’的习惯”。半年后，黄昆转学到通县潞河中学，但那良好的学习习惯延续下来了，并带动了其他学科的学习。他的英文挺棒，初中阶段便能阅读英文小说。

黄昆是学习上的优等生，除语文课外，他的高中三年学习总成绩始终保持在全年级之首。“语文课没有学好，到高三时已接近不及格的边缘。老师出作文题，我不是觉得一句话就解答了，就是觉得无话可说。这可影响我一辈子啦！报考清华大学、北洋工学院，都明显是由于语文成绩太差而未录取。”1944年黄昆在参加留美留英两项考试时，留美考试中语文考试只得了24分而最终落选，留英考试中作文只写了三行便再也写不下去，只好就此交卷，居然被录取了。原来，考官打分很讲究，分距拉得不开，让他捡了一个便宜。

1937年，黄昆经保送进入燕京大学物理系。他回忆说，“系里课程设置门类较少，内容也较浅，但我学习比较主动。当时国内量子力学尚被视为一门新鲜深奥的学问，在三、四年级我便完全通过自学图书馆里仅有的几本有关书籍，初步掌握了量子力学的基础，为以后开始进入科学研究领域创造了有利的条件。”燕大求实、宽松、开放的环境熏陶了黄昆，使他养成了凡事独立思考、不盲目随从、自加压力的习惯。同时，培养了严肃、严格、严密的科学学风及自己实践的动手能力。因大学课程不重，各门学科成绩又名列前茅，每年都得到学校颁发的“司徒雷登奖学金”，黄昆有很多时间读书。给他印象最深的有两本书———《Men of Mathematics》（《数学家》）与《Microbe Hunters》(《探索微生物的人们》）。读了这两本书，黄昆觉得：科学家的事业，是再辉煌不过的，比什么都振奋人心。“这些科学家们对科学事业的追求和献身精神，对我震撼很大，影响着我的人生，使我对科学事业产生了兴趣和爱好。”大学期间，黄昆有幸遇上了一位刚从剑桥大学毕业不久的英国教师赖普鲁教他的微积分课。赖普鲁不仅是一位讲课十分出色、课后谆谆教导的好老师，而且亲自组织尖子生成立了一个课外研究小组———研究内容包括这位老师自己也不懂而想学的新知识，如相对论、量子力学及矩阵数学。“虽然大家最终都没有学懂相对论，但我从中学到了矩阵代数的基本知识，对以后学电子力学很有用。”黄昆院士迄今对当年参与课外研究小组活动感觉很深刻，说活动使他的思想超越了上课学知识的框架，激发自己对科学的强烈爱好和炽热追求。1941年，毕业时，他独立完成了毕业论文《海森堡和薛定谔量子力学理论的等价性》，并荣获“金钥匙”最高荣誉奖励。

继而，黄昆考取西南联合大学物理系研究生，师从著名物理学家吴大猷。在这里，黄昆如饥似渴地吮吸着物理知识的精华，他不但听许多物理系高年级课程，还选学数学系多门课程，感觉得益不少，大开眼界。在这里，黄昆同杨振宁、张守廉等真正地认识了彼此，并结下了长达半个多世纪的深厚友谊。

“一生于我影响最大的人是杨振宁，尽管那时相处的时间比较短。我跟杨振宁在西南联大的时候，是我生活最愉快、最高兴的日子，是生活最丰富的时期。”那时，黄昆和杨振宁都年方二十出头，同住一屋，都喜欢开展学术争论。有一次，为弄明白量子力学中“测量”的含义，他们的争论从白天持续讨论到晚上，熄灯后上了床争论没有结果，于是他们又爬起来，点亮蜡烛，翻开权威资料来解决争论。时隔数十年后，诺贝尔奖得主杨振宁对那次争论仍然念念不忘地说：“我一生中最重要的一年，不是在美国做研究，而是当时和黄昆同处一宿舍的日子。正是那些争论，使我找到科研的感觉。”二人真是心有戚戚焉，颇有同感。

教坛生涯与艰难岁月

1951年底，在“五星红旗迎风飘扬”的歌声中黄昆坐船取道香港，踏上了回国的路程。带回国的“大件”是一台打字机，这是为了完成《晶格动力学》书稿所必需的。当踏上离别了2000多个日夜的祖国土地上，黄昆第一次看到五星红旗在空中飘扬，心里有说不出的兴奋，立志把满腔热忱投入到新中国的建设事业。

刚回到祖国，他应邀到北京大学物理系任教授。因考虑到当时我国百废待兴，急需培养大批物理学人才，黄昆毅然暂时中断已从事多年的研究项目，全身心投入到教学工作中去，并坚持了26年之多的教坛生涯。重返燕后，黄昆开讲的第一门课是普通物理。虽然每周只讲3次，6个学时，可他用于备课的时间足足要花50到60小时。他的讲课令学生至今仍印象十分深刻。去年刚当选院士、北京大学52级的秦国刚回忆说：“我原以为是位老教授给我们上课，没想到他那么年轻，才30多岁。听他的课，好像是一种享受，除了科学以外，能体会到一种美感。他分析特别透彻，能够让人比较快地掌握关键之处。现在回想起来，黄先生也不是天生就会讲课，为讲一节课经常要备课好长时间。”

为了给祖国培养大量建设人才的需要，他率先提出在北大开设“固体物理”课程及“半导体物理”课程。那时，无论国内国外都仅有专著，而无现成的教科书可供借鉴。黄昆亲自讲授，并对教材质量十分重视，他一向认为讲课讲义对科学问题的讲解必须明确、具体，基本概念和理论阐述必须确切。他在多年改进讲义的基础上所著《固体物理学》以及与谢希德教授合著的《半导体物理学》，都是在前无蓝本的情况下自己编著的教科书。这两部著作都以讲解透彻、精辟著称，在很长一段时间内成为我国理工专业学生和科研人员必读的著作。

黄昆回忆说：“我开设固体物理课是从碰钉子开始的。当时首次开设这门课，其实对这门课究竟应包括些什么，我也不清楚。还是以后在给科学院物理所讲课，并结合专业建设才形成了一门比较系统的大学课程。开设这门课最大的收益者恐怕倒是我自己。”黄昆实话实说自己的“创业史”。

1959年2月，黄昆实现了多年的愿望，加入了共产党。黄昆一再表示自己只是在前人工作的基础上做了一些开创性的工作，今后将不断进取，为国效力。然而，在黑白颠倒、是非混淆的“文革”岁月里，“知识越多越反动”，对此，黄昆感到了彷徨。他接受劳动改造，一段时期还被隔离审查。他工资被扣，一家人挤在中关园二公寓的一套二室一厅住房里生活。

1969年，黄昆被安排在北京郊区的昌平县参加“斗批改”。在那里，他焊过塑料通风管，也做过晶体管集成电路。但他想：“尽管受到了不公正的待遇，但是我还得努力为党、为祖国做尽可能多的工作，毕竟是祖国成就了我。”正是这思想动力支撑着黄昆，他倾注大量的心血先后编写出《半导体物理基础》和《晶体管-晶体管数字集成电路》。

1977年秋，黄昆在小平同志的亲切关怀下，重新回到阔别已经26年的科研一线，回到自己热爱的科学家园，来到中科院半导体所担任所长，开始了科研的第二个春天。

当采访结束时笔者问：“您的一生是成功的，卓有成绩的，您有没有什么遗憾？如有，最大的遗憾又是什么？”对这个提问，黄昆的回答：“哪有什么遗憾！我这一辈子特别的顺利，没有感觉到特别抱憾的事情，相反是我感受到在生命的过程中又幸遇到很好的机遇，然而不是人人都有这样的好机遇，只是我很好地把握住了。”

如今，黄昆已离开而去了。不过，苍穹中那颗不停运行的“黄昆星”永远闪烁在国人的眼里。