第一流科學家對於時代和歷史的意義，在其道德品質方面也許比單純的才智成就還要大。——愛因斯坦
黃昆先生是一位具有卓越才能的世界級物理學家，是中國固體物理和半導體物理的一代宗師。
1942—1944 年，黃昆在西南聯合大學攻讀碩士研究生，師從吳大猷先生，與楊振寧、張守廉結成半個多世紀的友誼。1945—1948 年，黃昆在英國佈列斯托大學師從諾貝爾物理學獎獲得者莫特，並獲得博士學位，這對於黃昆研究領域的確定和學術風格的形成起了決定性的作用。攻讀博士期間，他完成了 3 篇學術論文，論文《稀固溶體的X 射線漫散射》在理論上預言了“黃漫散射”，另一篇論文為固體物理中著名的金屬電子介電屏蔽的“Friedel振盪”奠定了基礎。1948—1951年，黃昆在英國利物浦大學理論物理系擔任博士後研究員，並訪問英國愛丁堡大學玻恩教授（圖 1）。期間，他建立了離子晶體長波長光學振動的唯象方程“黃方程”；提出了“聲子極化激元”的概念；提出的“黃-里斯理論”是固體中雜質缺陷上的束縛電子態之間的多聲子光躍遷和多聲子無輻射躍遷理論的奠基石。
圖 1 20世紀 40年代黃昆在英國
黃昆與量子力學奠基人之一、諾貝爾物理學獎獲得者馬克斯·玻恩教授合著《晶格動力學理論》。這部專著問世後，60多年來多次出版並一再重印，被譯成多國文字，是關於晶格振動及其相關效應，如拉曼散射、瑞利散射、紅外光譜、比熱和彈性等理論的經典著作，成為該領域幾代科學家的入門指導書和必備參考書。至今為止，該著作依然是國際晶格動力學領域的權威著作。
此時，年僅 32歲的黃昆的學術研究，已經在國際上處於領先地位。
1處於研究巔峰狀態的黃昆回國前後
“中國有我們和沒有我們——makes a difference” ——黃昆
新中國建設，需要大批現代科學技術專家，更迫切需要培養一批有現代科學技術知識的人才。1951年底，黃昆懷著振興中華、報效祖國的殷切之情，踏上了回國的路程。作為一名已享譽世界的青年科學家，他毅然中斷自己已經從事多年且卓有成效的研究工作，放棄個人科學生涯進一步獲取重大成就的機遇，應邀到北京大學任物理系教授。
考慮到當時國家建設急需大批理工科人才，因此，他在北京大學完善和加強了普通物理教學體系，創建了中國固體物理和半導體物理兩門課程的教學體系。大批向科學進軍和建設祖國的棟樑之才、大批從事“兩彈一星”研製及國防建設的科技人員都曾經聆聽過他的授課。黃昆在多年授課講義基礎上編寫的《固體物理學》、與謝希德教授合著的《半導體物理學》，在很長一段時間內成為中國理工專業學生和科研人員的教材和參考書（圖 2）。黃昆在人生科學研究的黃金時期全力以赴從事教學工作，把最好的時光奉獻給了祖國，為中國培養幾代半導體科學技術專門人才做出了傑出的貢獻。
圖2 中國半導體物理兩位先驅：黃昆先生（左）與謝希德先生
黃昆與楊振寧是西南聯合大學研究院的同班同學（圖 3），1944 年同時獲得物理學碩士學位，1945年同月出國攻讀博士學位，楊振寧去了美國，黃昆去了英國。出國後，他們雖不常通信，但是每次提筆寫信都很長，敞開心扉交流與討論問題。1947年 4月，黃昆在給楊振寧的一封信中寫道：“當我有時告訴別人，我一兩年後回中國，他們常有疑訝的表現，雖然我難以想象我們怎樣或能影響多少國運，但我們衷心地覺得，中國有我們和沒有我們——makes a difference。”其實，早在黃昆與楊振寧在西南聯合大學讀書時就約定，畢業後準備出國，回國之後要在中國建立一個獨立的科學研究中心。
圖3 黃昆和楊振寧在北京
“黃先生對楊先生說，成功地在中國建立這樣的一個科學研究中心，其重要性要比獲得諾貝爾獎的價值還要高。由此也可以看出老一輩科學家當年科學救國、教育救國的信念是根植於心、十分堅定和純潔的。”朱邦芬院士說。
“在英國的6年是黃昆先生做研究最有創造力的時期，他在固體物理學的一些新研究領域有好幾項工作引領世界。如果黃昆先生繼續留在國外，他個人在學術上的成就將不可估量。但是，他回國以後培養了一大批中國的頂尖科學技術專家，對中國固體物理、半導體物理發展奠定了基礎，也激勵了新一代的教育工作者為發展中國教育事業做出新的貢獻。對於國家和民族來說，其重要性和價值遠遠超過了個人在研究上的成就，黃昆先生自己就是這樣認為的。”朱邦芬院士在談到黃昆先生回國後對中國高等教育所做出貢獻時這樣說。
2“剝筍式”的發問——第一次與黃昆先生見面
“進半導體研究所之前，我早就聽說過黃先生的成就，很早就久仰黃先生大名。”朱邦芬院士說。
1981 年，朱邦芬從清華大學固體物理專業研究生畢業，到中國科學院半導體研究所物理研究室理論組工作。1981年3月的一天，朱邦芬第一次到中國科學院半導體研究所與黃昆先生面對面交談（圖4）。
圖4 黃昆先生（右）與朱邦芬先生交談
“其實那是一個非正式面試，就我和黃先生兩個人，地點在黃先生的辦公室。黃先生問我最近在關心什麼物理問題，我提到無序系統的電子態和晶格振動，當談到晶格弛豫時黃先生非常感興趣，因為當時黃昆先生正在統一無輻射多聲子躍遷的 3種理論，而晶格弛豫正是其理論基礎。”朱邦芬院士回憶到。
“黃先生的面試很有意思，像剝筍一樣。他先問一個比較簡單的問題，接著根據面試者的回答，一層一層地深入，一直追問下去，直到答不出來為止，再換一個問題。這樣黃先生基本瞭解了面試者對一個問題的認識、理解深度、思路以及思考能力。這樣的面試通常是沒有辦法準備的，問題是即興式的，完全可以測試出面試者學術研究的真正水準和能力。”朱邦芬對此深有體會。就這樣，朱邦芬正式進入黃昆先生所在的物理研究室理論組研究和學習。
黃昆先生認為，研究生已經不再單純是學生，不應被動地接受書本上的知識，而是研究者，應在掌握比較紮實的理論知識基礎上，有自己的想法並可以獨立開展科研工作。因此，黃先生對學生提問題和考試也是靈活多變、不拘一格的。這樣能篩選出優秀的具有獨立思考和研究能力的研究工作者，而不是應試教育培養的高分生。
3“三駕馬車”改變科研工作面貌
中國科學院半導體研究所是由中國科學院物理所半導體研究室發展而來的，當時國家非常重視半導體科學技術的研究和應用。1977 年，鄧小平同志直接點名黃昆任中國科學院半導體研究所所長。為了讓黃昆先生專心領導科學研究，還專門配備了一位黨委書記和一位副所長分管政治思想工作和行政管理事務，構成了小平同志“三駕馬車”辦研究所的試點。在國際物理界沉寂了近 30 年以後，黃昆先生又重新在科學界活躍起來。
黃昆 1977年被調到中國科學院半導體研究所工作，直到 2005年去世，在他的領導下，全所科研水平、學風建設、人才培養等方面發生了十分顯著的變化。
在黃昆到半導體所以前，半導體所研究人員常用“炒菜式”科研來形容當時的研究方式。朱邦芬說：“當時半導體研究所科研人員研製新型半導體材料和集成電路，基本上是跟蹤國外的研究。科研工作通常是憑經驗改變原料配比和工藝條件，有點像中國式‘炒菜’，通過大量試驗，運氣好的時候，燒出一爐質量特別好的樣品，做出一批性能特別高的管子或片子；大部分時間卻達不到較高的水準。然而長期這樣做的結果是不僅技術水平、工藝水平得不到提高，談不上產業化，而且幾乎沒有原創性的研究成果，基本沒有擺脫跟在別人後面亦步亦趨的被動局面。”
“黃昆先生到半導體研究所後，徹底改變了‘炒菜式’研究方式。黃先生強調，做研究不僅要知其然，更要知其所以然，才能較好地開展研究，才有可能超過國外。鑑於大多數研究人員在大學本科階段所學的半導體物理與研究所需要的半導體物理存在較大的差距，他親自為全所研究人員授課，每週半天，堅持了 10個月。通過黃先生的授課，全所科研人員鑽研問題、特別鑽研物理問題的風氣大大變濃了。”
朱邦芬總結了黃先生在中國科學院半導體研究所時，學術研究和學術風氣的變化：“在黃昆先生的主持下，半導體所建立了包括半導體物理理論研究和實驗研究的物理研究室，促進半導體物理、器件和材料研究三者更好的結合，而這往往是半導體科學技術進一步發展的突破口。黃昆鼓勵科研中紮實、有新意的想法和做法，在全所提倡創新的觀念，並加強國際合作和交流，採取一系列有效措施培養了一批優秀的中青年研究人員。黃昆在離開所長崗位、重返科研第一線以後，又提出半導體超晶格微結構是半導體科技未來發展的突破口，是半導體物理、材料和新器件三者的結合，為此他團結全國相關領域的研究人員，建立了半導體超晶格微結構國家重點實驗室，設立了國家攀登項目，並且親自堅持在科研第一線工作，取得了國際領先的研究成果，‘黃-朱模型’就是那個時期的代表性工作。黃昆作為學術帶頭人，開創並發展了中國在這一新興領域的科學研究，使得中國在這個新興領域在世界上佔據一席之地。”
4“黃昆先生對我一生具有決定性影響”
1981 年，朱邦芬從清華大學固體物理專業研究生畢業，到中國科學院半導體研究所物理研究室理論組工作，成為黃昆先生的學生和助手。從1985年到 2000年，他和黃昆先生一直在同一個辦公室工作。朱邦芬對黃先生有著深厚的感情，他多次表示：黃先生對他的一生有決定性的影響。
首先，在做學問上，朱邦芬與黃昆先生一起工作 10多年，長期受到黃昆先生的教育和指導，合作發表了 10餘篇論文。朱邦芬院士常說，自己有幸成為世界上受黃先生教育最多的一個科研工作者。黃昆先生的治學之道，強調學習知識和創造知識的自主性，喜歡從第一原理開始研究問題，提出科學研究“要做到三個‘善於’，即要善於發現和提出問題，尤其是要提出在科學上有意義的問題；要善於提出模型或方法去解決問題，因為只提出問題而不去解決問題，所提問題就失去實際意義；還要善於作出最重要、最有意義的結論”，這些對朱邦芬幫助和影響很大。
其次，黃先生思想活躍，特別喜歡討論和辯論。他待人平等，使得年青人與他討論學術問題和交流無拘無束。朱邦芬與黃昆在同一個辦公室工作時，他們幾乎每天上班都要先討論各種問題，特別是討論物理問題，也經常會辯論，有時甚至很激烈。黃昆先生對科學真理的追求，從頭開始、追究到底的研究風格，一直持續到晚年。這既是一種工作狀態，更是一種研究方法，也迫使朱邦芬思考更多的問題，學到更多的東西，也使得研究問題更加深入，無形中得到了更好的成長和教育（圖5）。
圖 5 黃昆與朱邦芬討論學術問題
再次，在道德品質上，朱邦芬總結道，“黃昆先生意志純潔、律己極嚴、極端謙虛、公正不阿，在任何時候具有公僕意識、珍惜國家經費、學風純正，所有這些崇高品質難得地集中在他一個人身上，而這些都反映在他平時工作和生活中的一點一滴上，無形之中對我的影響和教育非常大。這大概也是黃先生為我們留下最寶貴的財富（圖6）。”
圖 6 朱邦芬院士為《科技導報》“紀念黃昆先生誕辰 100週年”專刊題詞
5黃昆先生平淡、樸素的生活方式
一身洗得退色的藍色卡其布中山裝，一頂黑色絨線帽，一雙閱盡滄桑又充滿慈祥的眼睛。黃昆先生在中國半導體和固體物理研究領域做出了傑出貢獻，可稱得上中國科學領域一位泰山北斗式的人物，但他一生低調，不為世事名利所動，遠離喧囂過著平淡生活。
“黃昆先生在國際上的聲譽和學術地位是非常高的，但他非常謙虛謹慎、非常低調，平時生活也非常簡樸，他與夫人李愛扶先生都很享受平淡、簡單的生活，不喜歡鋪張和折騰。”朱邦芬院士說。
不以物喜，不以己悲，面對各種榮譽和獎勵，這對相濡以沫半個世紀的老夫婦捍衛了自己寧靜的生活（圖7）。
圖 7 黃昆和妻子李愛扶
6夯實集成電路高質量發展的基礎，注重基礎理論研究與突破
半導體芯片是信息社會的基石和核心。集成電路的誕生和發展，奠定了現代信息技術的核心硬件基礎，推動了以計算機技術、移動通信技術、互聯網技術、物聯網技術、人工智能技術為代表的先進信息技術的發展，使人類社會步入了信息化時代，使世界各國人民享受到了信息化社會的便捷，也促進了經濟、社會等各個方面的發展。
朱邦芬回憶“：黃先生曾經和我在辦公室多次討論，中國半導體技術和晶體管在20世紀50年代起步時與日本差不多甚至略有領先，為什麼後來兩國大規模集成電路和芯片的差距會越來越大？”
朱邦芬說：“半導體集成電路雖然很小，但卻是一個綜合性非常高、複雜度非常大、投入極大、市場競爭極端激烈、高度壟斷的系統。中國半導體芯片落後的原因不是簡單的由某個原因造成的。除了當時政治運動干擾、西方國家技術封鎖等因素外，還存在國內多部門低水平的重複建設、投資分散且強度低、科研與生產脫節、基礎材料和工藝水平不過關、不重視產品的成品率和開拓市場、不重視基礎研究和創新等各種原因。”
對這個問題，黃昆先生也有自己的獨特看法。他曾歸納總結出一條規律：越是國家重視的學科，該學科的基礎科學研究反而越容易受到衝擊。
20世紀 50年代的金屬和 60年代的半導體，都是國家十分重視的學科，中國科學院集中全國精兵強將，分別成立了金屬研究所與半導體研究所，為國家的“以鋼為綱”和“電子技術革命”戰略打基礎。但是回過頭來看，作為學科基礎的金屬物理與半導體物理，相對而言卻是受衝擊最大的學科。這是因為，為完成國家指令性任務，大家聚焦在儘快做出與國外有同樣性能的產品。在完成任務的時間限制下，研究人員與技術人員會忽略成本與成品率、拼命地做各種試驗，而物理研究則被看作“遠水解不了近渴”，且在政治運動中容易被戴上一頂“理論脫離實際”的帽子。正是這種急功近利，造成了中國集成電路長期不能翻身。黃昆先生這番總結，對於我們今天的科技攻關，仍然具有現實意義。
7青年科研人要頂住壓力，在新時代綻放自己色彩
一個時代有一個時代的主題，一代人有一代人的使命。朱邦芬院士說，當前這個時代對青年研究人員來說，既是一個最好的時代，也是一個最壞的時代。
一方面，國家需要一大批高水平科研人員，投入了大量資源，期待科技創新引領國家經濟轉型，為青年人成才提供了很多機會和發展的條件；另一方面，也應該看到年輕科研人員壓力“山大”。既有生活的壓力（住房、小孩上學），也有研究的壓力。目前，許多單位對科研人員研究工作的考核過於頻繁和繁瑣、年年考核。有的是每半年、甚至每季度考核，實行數字化管理。如果研究人員一年沒有發文章、出成果，他們的“生存”就可能會有問題。這樣迫使年青人去做一些容易出成果、“短平快”的項目，而難啃的硬骨頭，不容易短期出成果的重要領域沒有人去做。
因此，建議研究單位和高校要為青年研究人員創造一個充分信任和寬鬆的環境，特別是對基礎研究領域的研究人員。如果剛聘任時就認定他們的潛力，就應該給予他們充分的條件，給予足夠的研究時間，比如考評期限可以延長到 3~5年。對青年科學家自身來說，儘管壓力很大，也要有自己的底線，一定要守住底線，比如學術誠信問題。青年科學家需要耐得住寂寞，對自己發展制定一個比較長遠的計劃，遇到困難，不要輕易放棄，只要方向正確，堅持下去定會有收穫。讀書這麼多年，我們總是要對國家、人民有所回報（圖8）。
圖 8 朱邦芬接受採訪
朱邦芬院士舉了一個他自己的例子。他笑著說：“1981年我去半導體研究所時，已經成家，但沒有地方住。我們研究室黨支部書記人很好，讓我晚上在他的辦公桌上架一塊木鋪板，第二天早上收掉，睡了半年。我愛人擠在半導體研究所女生宿舍裡，林蘭英先生把她在女生宿舍午休的床讓給我的孩子晚上睡覺。就這樣我們一家三口在半導體所‘分居’了半年。現在住房再困難，比那時總要強多了！”朱邦芬院士雖然很輕鬆地講，但對我的震撼很大，這樣一位有突出成就的物理學家，對生活的坦然和熱愛、對學術研究的真誠和執著追求，讓我想到朱院士形容黃先生那句“越偉大，越純潔”，這樣的形容放到他自己身上也再合適不過了。
朱邦芬院士用愛因斯坦在居里夫人紀念儀式上的一段話來評價黃昆先生：“第一流科學家對於時代和歷史的意義，在其道德品質方面也許比單純的才智成就還要大。”這就是偉大的科學家，這就是中國科學精神！
注：本文發表於《科技導報》2019 年第17期，敬請關注。
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