父親離開我們已經十多年了,在此紀念他百年誕辰之際,謹從我們的記憶中講述他的一些小故事。
青年時代
父親原名“吳宗朱"，出生在海南島一個鄉村教師家庭。我們的祖父曾就讀於當時的兩廣高等學校,在鄉就塾，兼做一些鄉間的文字營生,家境相當清苦。父親在家鄉讀書時常要靠開一間小生藥鋪的外祖父接濟。海南鄉下雖然貧困，但民風卻十分重視讀書。父親讀初中是在離家50華里的海口市，回家後返校，要與一群販魚的挑夫黎明離村疾走，方能趕上第一節早課。父親在海南讀到初中畢業，而全海南竟然沒有一所高中。1929年，父親19歲，與一群同鄉學子結伴“進京”(南京)尋學。那時到大城市讀書是很貴的，祖父擔負不起，但為了兒子前程，也硬撐著跟到南京。由於“長安米貴",父親就想跳過高中，直接考進大學，以便早日畢業找個工作餬口。但因考大學要求高中畢業學歷，而他只有初中的文憑，他只好借用一位不再參加高考，名叫“吳乾章"的族人的高中文憑報考了中央大學(那時文憑上沒有照片)。同時為了保險，也報考了當時南京最有名的高中———安徽中學。沒想到兩個學校同時考取，而同來的那麼多鄉親，那年無人考上高中。中央大學放榜時，祖父看後竟然高興得足軟，走不動路，狠心掏錢叫了輛黃包車才回到家。父親大學錄取後到安徽中學要回自己的初中文憑，人家非常奇怪，當時很少有人考取如此名校而不上的。從此父親改名吳乾章，而宗朱的本名卻只有家鄉人知道了。
這次高考成功，改變了他的一生。從此當研究生，助研，留洋，離開了貧窮的家鄉。他的親身經歷把祖上留下的讀書風氣弘揚於鄉里。如今村裡吳氏祠堂的石碑上，還鏨刻著他“英國曼徹斯特大學博士後"和“中國科學院物理研究所研究員"的兩個頭銜，村裡九十歲以上的老人還記得他當年跨海求學的故事。他又把這一觀念從小灌輸給我們兄弟三人。我們聽他講“初中考大學"的故事時正值那個“知識越多越反動”的時代。他指著我們自學用的課本說，“我考上大學的關鍵一題就是你們現在看的二項式公式分解”。他的觀念深深地印在我們心裡。由於十年動亂，我們兄弟都沒有上過高中，卻都通過自學上了大學，並在後來的幾十年裡堅持做學問，如今都在科研行當裡謀生，從來沒有想過去做其他職業。父親在提起我們三兄弟職業的時候常常會得意地說“老鼠兒子會打洞啊”! 1980年，三弟考取了CUSPEA 赴美留學，父親說自己也像祖父當年一樣，高興得腳都軟了。
抗戰期間
1933年，父親大學畢業後考取了中央研究院物理研究所的第一批研究生。師承潘承皓先生，課題是參與建立全國的標準時間系統。當時的野外測繪定經緯度需要標準時間來觀測太陽、月亮或北極星的位置。在沒有全國標準時間的時代，出野外要帶四五個精密機械鐘，出發前用存在於地下室中的精密擺鐘校準，到了野外再取幾個鐘的平均值定時。潘承皓先生從國外引進了石英鐘，比機械鐘精確了好幾個數量級。父親在他的帶領下把石英鐘裝起來，並用無線電播出標準時間信號。大大提高了當時勘探、找礦和地圖繪製的精確度。父親和他的導師都是喜歡動手的人，他們裝一個部件，就繪圖仿造一個部件，以期仿造出國產的石英鐘。父親因此練就了很強的動手能力。在後來的抗戰遷徒途中，除了進行地磁測量的本專業的工作外，他還把這特長用到了地電找水以及幫助通訊部門修理發報機等方面。
1936年，父親在中央研究院物理所研究生畢業，留下任助理研究員，研究地磁學。1937年，抗日戰爭爆發，研究所從南京西遷至廣西、貴州和重慶等地。西遷路上，父親跟隨陳宗器、陳志強、周壽銘等先生一起，冒著天上日軍飛機的狂轟濫炸，躲避著地面日寇的追兵和地方土匪的追襲，忍受著飢寒病痛的折磨，保護和運送科研儀器和圖書資料。在這樣艱難的條件下，仍然堅持一路進行地磁測量和普查。1941年，父親參加了陳宗器先生率領的赴福建崇安研究日蝕與地磁場關係的觀測工作。父親時常給我們講述抗日戰爭時期躲避日寇侵略，轉移科研儀器的那些往事。
1937年父親吳乾章在南京紫金山地磁臺工作期間
1937年滬淞抗戰前後，父親因肺結核在地磁臺駐地養病。國家蒙難，身患重病，心情十分壓抑。唯一令人振作的就是紫金山附近中國軍隊的高炮射擊來侵日機的聲音。不久，接到通知，地磁臺轉移，他跟隨所裡的同事，拖著沉重的病體，冒著各種危險上路。路上九死一生，因此遷徙也被稱作“逃難"。他們全力保護著地磁臺站的儀器和資料。從南京出發。經蕪湖、南昌、長沙、桂林、柳州至丹洲，後又從桂林經貴陽到重慶北碚。前後歷時幾年，換乘火車、河船、汽車等各種交通工具，有時還要艱苦地步行，行程上萬裡，歷盡了各種艱難險阻，最後終於完成了轉移和保護國家財產的任務。
父親說，逃難中的艱險是我們現在無法想象的。乘坐的火車時開時停，車廂自然是擠得水洩不通，常常連車廂頂上都坐滿了人。有時通過的山洞洞頂太矮，很多車頂上的人就被洞頂撞死挫傷，慘不忍睹。相比之下，沒有飯吃、睡不好覺已不算什麼大不了的困難了。鐵路兩邊是拖兒帶女，攜老扶幼的難民隊伍，幾天都望不見行列的盡頭。遇到敵機轟炸，常見硝煙過後死傷無數，一片狼籍。父親和同事們整天眼見都是路旁悽慘的難民，橫七豎八的屍體和血泊中的傷員，神經幾近於麻木。但是，每個人心裡都牢記下了侵略者的一筆筆血債。
逃難中每一個人都是時刻命懸一線! 由於交通工具奇缺，卡車內要裝載儀器和資料，並把有限的地方讓給年老體弱的同事乘坐，因此年輕的父親就常常坐在車頂上。聽父親說，有一天行進在險要的山路上，看到途中一輛客車翻覆在山溝裡，旁邊躺著幾具死屍。當地人講，由於沒有任何保護，出事的都是坐在車頂上的人。父親說那段期間每天坐在車頂上，前面的崎嶇山路好像永遠也走不到頭。我問父親：你不害怕嗎? 父親說，國家危亡在即，大家心情無比沉重，每天想的就是儘自己綿薄之力，多少為國家做些事，反倒把個人安危放到一邊了。
逃難的後期，父親的肺結核病許是由於那種生死置之度外的悲壯心理作用，反而在營養不良，缺醫少藥的惡劣環境下不治自愈了。但是，身體的抵抗力十分衰弱。在四川境內，一次飲食疏忽，父親得了痢疾，瀉肚至便血。這個在現在算不上什麼的疾病，當時幾乎奪去父親的生命。可是，逃難途徑的窮鄉僻壤，哪裡有醫生和藥品呢? 父親只好硬挺著，堅持不掉隊。後來採用“飢餓療法”，幾天不吃飯，只吃炒成碳樣的米，終於止住了腹瀉，又過了很長時間才恢復了體力。父親說：治不好是死，而掉隊讓日寇追上也是死，不如堅持跟上大家，治好病就等於戰勝了日寇。父親還說，雖然日寇佔領我大面積國土，但大家一直心存一個堅定的信念：“抗戰”一定會勝利! 因此，在逃難路上始終堅持地磁測量和普查。大家說，勝利後國家還要建設，現在就開始做準備! 父親和同事一起，克服了許許多多令人難以想象的困難，在廣西和四川多地進行地磁測量工作，並撰寫了詳細的研究報告。在重慶北碚的測量工作中，得識李四光先生並參加了他的工作，此為建國後父親兼任地質部地質力學研究所研究員的淵源。
1941年父親吳乾章在福建崇安測量日全食對地磁俯角的影響
1940年以後，“抗日戰爭”進入相持期，長期的戰爭使國家接近崩潰的邊緣。但是，作為中國科學家，父親和同事們始終沒有忘記自己的職責。當他們得知1941年12月發生的日全食的全食陰影將覆蓋我國東南地區時，積極籌劃了在日全食時觀測地磁變化的研究課題。可是，1941年“太平洋戰爭”爆發後，我國東南沿海局勢變得更為險惡。父親和陳志強、陳宗器等人冒著生命危險，穿越日軍佔領區，從廣西徒步跋涉到福建崇安，不失時機地進行了日全食觀測和地磁測量，並認真分析和總結了觀測結果，發表了中國當時唯一的觀測和測量記錄。父親和其他老一輩科學家，在如此劣勢的環境下仍然努力完成研究工作，完成了科研戰線上“不用槍炮的抗戰”，不愧為典型的中國的知識分子，愛國精神值得我們永遠學習。
留學時代
1945年“抗戰”勝利後，父親跟隨物理所從重慶返回南京。1949年至1951年，他留學英國，在曼徹斯特大學理工學院物理系攻讀X 射線晶體學。據父親說，剛開始想去美國，那正是原子能、高能物理領導潮流的時代。可是美國的接收函卻遲遲不到。父親懷疑是在使館面試時言論比較激進，“親共”的緣故，於是就去了英國。沒想到辦好去英國手續後美國的接收函也來了。原來加州大學與國家實驗室的加速器承擔國防有關的項目，對訪問學者要做背景調查，耽誤了幾個月的時間。
留學生活很清苦，正土崩瓦解的國民黨政府已經顧不上他們這些“公費”留學生了。父親的生活經常捉襟見肘，甚至要靠我母親（那時父母還沒有結婚）從國內接濟。父親說，母親那時常常在來往的信件中夾帶幾張一美元的鈔票給他。他給我們講的留學的故事不很多，有兩個關於不同文化習慣的故事至今還記得。一個是坐公共汽車，總聽售票員對他講“Outside!”以為不讓他上車。等了許多輛車後才知道，原來在英國兩層公車上管頂層叫outside，售票員一般多讓年輕人上頂層。還有一個故事是坐火車去倫敦，返回買票時想說明自己要返回曼徹斯特，說了一句“return to Manchester”，結果花了雙倍的錢。原來“return”是來回票的意思。
祖國大陸解放後，渴望投身祖國建設的父親，義無反顧地放棄了正在攻讀的博士學位，1951年動身回國。那時從英國回來要坐幾個月的海船，父親買了底艙票，條件很差。每天與中國水手聊天，寫毛筆字，排遣寂寞，一想到就要回到解放了的祖國，精神上很是樂觀。可能是過於興奮，聊天中一個不三不四的人聽了父親的言論突然說，“我看你是共產黨”，並威脅說“船停泊任何一個英聯邦港口，我都可以讓警察逮捕你”。父親當時確實有些緊張，直到那人在新加坡下了船，才放下心來。也許父親和那人都沒有想到，1958年父親真的成為了一名共產黨員。
回國以後
1951年，父親回國後回到物理研究所。次年隨所遷到北京，歷任中國科學院物理研究所助理研究員、副研究員、研究員，晶體學研究室副主任、所學術委員會委員等職，並在原子能研究院和李四光先生兼任所長的地質部地質力學研究所兼職。
1960年父親吳乾章（左）接待保加利亞外賓
父親從事科學研究有兩個特點，一個是隨身帶個小本子，無論在家還是在單位，或者是在頤和園的湖邊休憩，對科研問題忽然來了靈感，就掏出本子記下來。另一個是家裡牆上到處都是寫滿實驗結果的“大字報”。父親平時不斷修改和增添“大字報”的內容，並經常對著“大字報”反覆揣摩。我們曾經親眼看到這些“大字報”給父親科研工作帶來的成果。
20世紀60年代，水晶在我國成為軍用物資，戰鬥機、坦克和步兵電臺中都需要用水晶製成的諧振器。天然水晶資源有限，質量也不夠好，產生了人工水晶的需求。國內軍工單位生長水晶單晶時遇到一大問題叫做“後期裂隙”。即在水晶生長到一定尺寸時就會裂開。父親的工作之一就是研究高質量大塊水晶的生長方法。當時採用的是水熱法，即在像大炮炮管的鋼管（高壓釜）中把石英溶解在溶液中，在近千個大氣壓下加熱到200℃左右。在溫度和壓力緩慢下降的過程中慢慢地在籽晶上生長單晶，一個週期長達幾個星期到幾個月。這段時間高壓釜內的生長情況是看不見的，水晶開裂與否不得而知。晶體若不破裂，每一爐就能得到很多高質量的大塊水晶，但一旦斷裂，許多晶體就報廢了，只能當作原料重新再長。軍工廠有幾十臺、上百臺高壓釜，一個週期下來如果許多晶體破裂報廢，很是惱人。那時常有軍工單位的同志到家裡來與父親談這事。
生長水晶有很多參數，如溫度、壓力、每天降溫的速度、釜頂釜底的溫度梯度和鹼水的濃度等等。在此之前，也有人把某個參數改變一下，但結果時好時壞，理不出個頭緒。在一籌莫展的情況下，父親把實驗資料都收集起來，寫成“大字報”貼在牆上。他常說“大字報”能提醒人經常看看想想，不一定什麼時候好點子就冒出來。他說數字是一維的，可圖是兩維的。把數字畫圖上，規律更直觀，便於思考。一天他把溫度和溫度梯度這兩個參數作為縱軸和橫軸畫了一個圖，其中樣品開裂的條件用叉叉代表，不裂的用圈圈，標在圖上。畫著畫著赫然發現叉叉都集中在一堆，圈圈則散在一旁，中間有明顯的分界。接著父親又聯繫了軍工廠的同志，把實際生產中大批的數據也填在圖中。這時圈和叉的分界更加明顯了，明顯地表示出，好條件並非人們根據日常生活經驗想象的那樣“恰到好處”地集中在一起，而是分散的。他把這一分析結果告訴軍工廠的同志，一試果然成功。水晶生長後期裂隙的問題就這樣得到徹底解決。
父親還給我們講過一個超聲波的故事。20世紀60年代初，正是超聲波運動熱火朝天的時候。據說它能縮短鍊鋼的時間，又能提高煤的產熱量，提高發電效率等等。在一次討論會上，父親指出超聲震動是在化學反應中使燃料顆粒和分子一張一弛地接觸反應位點，提高了結合的機率。由於父親平日注意觀察和分析周圍的生活現象，因此將上公交車作為例子，說大家擠住車門誰也上不去，有秩序反而上車速度快。又舉例說橡皮揣子一推一拉就能把阻塞的下水道疏通。由於講得深入淺出，就連在場的工人師傅也聽明白了，從此父親獲得了一個“超聲理論家”的虛名，為此又引出了一段“超聲放射性”的故事。
原來當時某單位幾位敢想敢幹的年青人，把鈾礦石拿來“超一超”，想借此提高鈾235的分離效率。結果發現“超”過的鈾礦石的放射性竟提高了很多。再用本無放射性的水晶來試驗，結果“超”過之後都變成了有放射性! 於是他們提出了“超聲能夠打破原子核”的說法。這一“成果”當然受到了國家領導層的高度重視，而且竟被朝鮮民主主義共和國的同志探聽到了風聲，派來一個副首相領隊的科學代表團前往中國“取經”。
後來某位國家領導人親自點名，由一位權威的大科學家領頭，帶上父親這位物理所的“超聲專家”到現場去確認這項“成果”。他們來到這個科研單位，讓幾位實驗員演示給大家看。只見年輕人拿出一塊鈾礦石，在蓋革計數器（一種測量放射性強度的儀器）下先測出放射性強度（“噼噼啪啪”的聲音）。然後打開超生波發生器，把鈾礦石“超”了一遍。之後再測量，果然聽見“噼啪聲”增強不少，表明“超”後放射性增強了許多。幾位年輕人又拿來一片水晶照樣“超”了幾分鐘，再拿去測，“噼啪聲”（放射性）也同樣明顯增強。從表面看，實驗現象是真實的。
1980年父親吳乾章（左三）與陸學善和其他同事在一起
父親回到家裡，百思不得其解：從物理基本知識來說，超聲波的能量和打破原子核所需的能量差好多個數量級，可現場的實驗結果又是親眼所見。父親並沒有因為一次實驗而輕下結論，也沒有急急忙忙地去給上級寫報告，而是再次前去該單位重複實驗。父親和那些年輕人“超”遍了手頭能找到的所有東西，包括紙張、布匹、玻璃和金屬，結果依舊。但細心的父親發現，凡是表面粗糙的，效果就好，表面光滑的（比如玻璃）效果就差。父親突然像明白了什麼，馬上叫他們在水晶片上塗了一層凡士林油膏，再拿去“超”。結果計數器的聲音，用父親的話說，“好似青菜下進滾油鍋”，計數器的指針打到標度之外，放射性強之又強。父親再用汽油洗掉凡士林，結果“放射性”就回到了“超”之前的水平。這時父親胸有成竹地道出了“超聲放射性”的秘密。原來當時的超聲波發生器是土製的“簧片哨”，也就是用壓縮空氣強力吹過一個哨子樣的裝置，發出人耳聽不見的超聲震動。當礦石放在哨子下“超”時，不僅受到了超聲震動，同時也被強烈的氣流吹動。該單位成天和放射性礦石打交道，地面上的灰塵中有許多放射性微粒，往礦石上一吹，就在其表面沾上許多放射性微粒，當然表現出放射性的增強，也能讓原來沒有放射性的物質染上放射性。之後我們問他為什麼可以看破如此不容質疑的實驗結果? 他說如果當時急著為這個“成果”去向上級寫報告，就不會得到反覆實驗發現氣流秘密的機會了。
1990年父親吳乾章（左三）與同事接待吳健雄、袁家騮夫婦來訪
晚年時光
自1980年開始，父親以70高齡提出難長晶體的單晶生長研究方向，並親自參加實驗室研究工作。所謂“難長晶體”是指那些不具有同成分融化性質的物相，凝固行為多為包晶反應類型。採用熔融法生長這些單晶，要求原料成分相當遠地偏離單晶實際成分，以避開包晶反應。這就帶來了另外一個問題，“組分過冷”。組分過冷引起熔體的過冷度大大超過單晶生長需要的過冷度，而使物相的凝固失控，生長出來的是多晶。克服包晶反應和克服組分過冷對生長條件的要求是完全相反的。正是這一矛盾，使單晶生長變得十分困難。父親在大量收集前人研究結果的基礎上，進一步提出，組分過冷是一個普遍存在的現象，即使同成分融化的物相，由於雜質的存在，生長界面的組分過冷現象也難以避免，造成各種缺陷的形成。因此，他借用一個國外同行的話強調組分過冷的重要性：要把組分過冷這幾個字（constitu-tional supercooling）刻在單晶生長實驗室的門上。
於是，父親這段期間的“大字報”都是一些包晶反應的相圖。他用“頭上打傘”形象地比喻這類相關係。相圖旁還寫著他在一次學術報告上請大家重視相圖的呼籲——“相圖，相圖，晶體生長的作戰圖”和另一位同行的感慨——“圖到用時方恨少，晶非自拉不知難”。父親在家時經常唸叨著同行的這一感慨，面對著這些相圖沉思，有時有了心得，也會給我們兄弟講幾句。1994年，吳光恆從美國回國，到物理所磁學室研究磁性材料。第二年，他解決了一個本領域的難題，把稀土磁致伸縮材料TbDyFe的[111]取向單晶生長成功了。完成這項工作的一些關鍵方法，如克服包晶反應和組分過冷的方法，就是得益於父親的真傳。父親退休後仍然關注著單晶生長和相圖，經常接待著到家來諮詢的同行們。如他詩中所寫的：“纖軀陋室正相宜，不謀私利心自怡，悠然修修牆上畫，順手理理床下書……”，他怡然自得地享受著淡泊而充實的晚年生活。
1990年父親與母親張樂惠在單晶生長實驗室
本文發表於《物理》39卷（2010年）9期（紀念吳乾章先生誕辰100週年）
原標題：空氣清新心思靜,擬就新圖拉晶晶———紀念我們的父親吳乾章先生
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