在上海交通大学的30年

1988年1月,结束了南京大学10年的学习生活,办好了离校手续,得知上海交通大学的新教师报到是3月份,于是就把10个纸箱子的书和一些笔记,草稿纸,一点简单的行李暂时存放在南大,回家过春节了。 过完节,到了南京,托运好行李,告别了系里的老师们,到了上海交大报到。

 

报到后,安排住法华镇路校区,三位青年教师住一个宿舍,半年后,在闵行分到了房子,终于安顿下来了。

 

关于到交大工作和住房,有一个插曲,也值得一提。在进入博士研究生之后,蔡建华老师已经到上海交通大学工作,也希望我在毕业后到交大,我当时基本上有这个考虑。在读期间,我在上海交大住了一年,做论文,住在交大的研究生宿舍,先是7舍(?),然后搬到东北头的高楼。当时交大的博士生都住在一层楼,比较活跃的博士生有陈大跃,糜振星等。在交大的一年,对上海的印象很不好,因为不会讲上海话,在商店,特别是小店购物时,很受冷遇,往往对着营业员叫半天师傅,也不会理睬。因为是来此做论文的,属于借读,尽管在蔡建华老师和应用物理系领导的沟通下安排了住宿,可以购买饭菜票,洗澡等等,已经非常优惠,但另一方面,具体的管理人员则常常表现出排斥的态度,感觉上不太好。所以,一年后,我就决定回到南大继续做论文,通过写信的方式以及利用蔡老师大概每月一次去南京大学的机会探讨一些问题。

 

因为这一年的经历,我向蔡老师表示毕业后不想去交大工作,蔡老师也表示了理解。接下去,蔡老师开始建议我的师弟庞根弟到交大工作。庞根弟是本科79级的学生,人很聪明,也非常努力,尽管比我晚一年半,但论文做的很顺利,在我之前半年就答辩提前毕业了。庞根弟基本上同意到交大工作。毕业前夕,庞根弟到交大的闵行校区考察了一次。当时,交大在徐家汇校区已经完全没有教工宿舍,集体宿舍也很紧张,分配住房只可能在闵行校区。从徐家汇到闵行,坐徐闵线要近二个小时,下车后还要步行大约20分钟才能到学校。那时候闵行校区刚刚建成,校园里只有教学大楼和学生宿舍,没有围墙,当地农民经常在校院里放羊,或开一片地种菜。周围也全是稻田,比较荒凉。考察回来后,庞根弟改变主意,决定不去交大了,在蔡老师推荐下,去了北京,在物理所蒲富恪老师的组里做博士后。蒲老师和蔡老师是很要好的朋友,庞根弟到蒲老师组后,工作做得非常出色,博士后出站后,留所工作了,当时在物理所很有名,大约1990年后,庞根弟到美国,加拿大等地短期访问,然后在加拿大长期留了下来。这样,蔡老师又回头继续建议我到交大工作。我对于偏远的闵行其实并没有不好的印象,但当时觉得住房是一个很大的问题,后来蔡老师找到学校领导,由负责后勤的陆中庸副书记亲笔签名,保证如果我到交大工作,就会在闵行校区分配一套二室一厅的住房。这个二室一厅的住房的吸引力还是很大的,当时,南京大学物理系也希望我留校工作,但关于住房,则基本上没有希望。比较之下,加上蔡老师的特别期望,我最终决定到交大工作。后来发现,博士学位的青年教师在闵行校区分配到二室一厅的住房其实很容易,主要是当时具有分房资格的老师都不愿意到闵行,还在徐家汇坚守等待,闵行的房子并不紧张,基本上全部都是新调来或新分配来的老师。另外,有些老师在市区的住房非常小,在闵行可以增配。随着时间推移和周边环境改善,闵行的住房也开始有些紧张了。

 

我到上海交大时,上海交通大学应用物理系正处于其发展最好的时期。应用物理系的办公室在新上院二楼北部西边, 把一个教室隔成了若干间办公室。总支书记蒋秀明老师和系主任谢绳武老师合用一间, 好像教务副主任庞乾骏老师和教务员合用一间,负责学生工作的系领导和辅导员等有一间, 财务有一间, 其他办公室人员在一个大办公室内,还有一个复印室,不仅复印,而且有蜡纸印刷机。 系图书室占了比较大的一块。从二楼北头,可以下到1.5楼的一个房间,是应用物理系的计算机房,当时有一台Micro Vax 机器,带着6个终端。这在当时应该是非常先进的机器。在南京大学时,蔡建华老师的课题组有一台IBM-PC微机,我们都是排队使用的。现在的Micro Vax 机器则可以免费随时使用。

 

我所在的是理论物理教研室, 在大礼堂后面的西大楼的四楼西头,记得是409(或419)房间, 大约有40平方米左右,每个老师有一个办公桌。每个周三下午,所有老师都会集中在这里开会学习,通常都是坐在一起聊聊天,交流一周的一些信息和见闻等等。有时候,会有布置学习报纸的文章,读文件等等。同在西大楼的还有普通物理教研室。后来知道,理论物理教研室是从普通物理教研室分出来的,在应用物理系恢复后,朱泳春教授考虑到本系的教学和面向全校的非物理专业的物理教学有较大差别,教研活动应分别进行,从而成立了理论物理教研室。两个教研室只有一个党支部。理论物理教研室成立之后,孙和璧,王友棠,胡嘉桢,许伯威等老师先后从外校加入,原有人员梁子松,叶青,傅信镛,唐坤发等, 以及从台湾来的黄慧慈。秘书是戴根妹, 戴根妹开始是为黄慧慈专门配的秘书,后来就成为整个教研室的秘书了。教研室主要负责全系的物理课程教学。

 

当时,应用物理系最大的应该是光学相关的教研室和实验室,以及固体物理相关的实验室等。但这些实验室分散在学校的各个楼内,平时很少接触到,大部分实验室我都从没有去过。开过几次全系教师大会,印象中人很多,但基本上不认识。当时,因为延续国防院校时的管理,每个系,每个老的教研室都有代号,应用物理系是九系,实验室的代号是9开头的两位数。

 

到上海交大后,蔡先生要求我先过教学关,要把教学放在头等重要的位置。我在报到后,手续还没有办完,就开始上课了。在交大的第一学期安排讲授研究生课程高等统计物理,这其实在半年前就安排好了。蔡建华老师为了提高研究生和本科生的培养质量,对每门课程的安排都亲自过问,这门课也是蔡老师安排的。后来得知,这也是交大应用物理系第一次以上课的方式开设这门课,此前基本上都是自学加辅导的形式。当时上课的同学大概有7、 8个人,还有来听课的。现在清华大学的张广铭教授曾经说起当时也听了我的课,不过我没有任何印象了。我当时参考北京大学章立源老师等写的量子统计物理学一书,认真做了一份备课讲义, 关于迈厄展开的一般理论,参照李政道先生的书做了处理,还增加了一点图论的一般知识,关于相变和临界现象的部分,则参考了马上庚先生的书和郝柏林、于录的统计物理进展一书,比章老师的书增加了较多内容。当时的学生非常优秀,学习非常主动,至少有两位同学完全搞懂了所有的授课内容,其他同学也能掌握大部分内容。那两位最优秀的同学,后来都去了美国,好像也都拿到了物理的博士学位,但是否继续做物理,就不知道了。同样的课程,在十几年之后再开时,删去很多内容后,学生仍然感觉无法理解和接受。

1988年夏天拿到了住房,当时完全没有经济能力装修,向蔡老师借了二千元钱,买了几件旧家具,以及锅碗瓢盆,就住进去了。住进去后才发现水泥地面灰很大,先考虑用油漆漆一下,因为系办公室和教室的地面就是刷的油漆。后来看到有塑料地毯卖,价钱并不高,就铺了塑料地毯。下半年开学后,我担任了普通物理的助教,主讲老师是许挺成老师。上课地点在闵行校区,这对于我是比较方便的。基本上每周三去一次徐家汇校区,其他时间都在闵行。对于助教工作,我同样投入很多精力,当时用的是程江第三版《普通物理学》,我基本上认真做了书上的所有习题,听了许老师的每一节课,批改三个班大约120本作业,上了几次习题课,也在许老师出差时代了几次课。许老师讲课条理非常清楚,板书特别整齐有序。但因为声音比较小,对讲课效果有点影响。我的嗓门比较大,所以代的几次课和习题课似乎更受学生欢迎。第一次习题课下课时,获得了学生的掌声,非常感动。我们上的这个班是动力工程学院的,学生的整体情况大致属于中等,大多数学生都不认识,但有一位同学印象很深,是一位女同学,好像姓姚,作业做的非常认真,也经常提问,而且会在课后指出那些地方讲的不够清楚等。

 

这一学期,我的很大的一部分精力是担任蔡建华老师组织的超晶格与量子阱物理国际会议的秘书,会议10月份召开,此前邮寄通知,与参会人员沟通等,几乎每隔两三天就要寄几封邮件。那时候的联系,基本上还是靠写信,有些与国外联络比较急的事情,就到学校去发电传(Telex).  开会的几天,有若干国内的参会者因为买不到车票等原因没有到会或晚到, 就只好不停的调整日程,国外来的参会者对此很有意见。这次会议,一大批国际国内一流学者参加,包括当时在这个领域非常著名的张立纲教授,以及Styles,Bastart,Sakaki等国外学者和黄昆教授,冯端教授以及王迅,夏建白,雷啸霖,朱邦芬等国内学者。这次会议得到了意大利国际理论物理中心的一万美元的资助,所以整个会议的财务安排很轻松。会议取得了重大成功,此后又和董金平老师一起协助蔡老师编辑了会议文集,在新加坡的世界图书公司出版。

 

1989年初,大年三十,在闵行没有装修过的房子里,烧着煤球炉,正在准备过年的食物时,当时的校党委书记何友声教授前来看望。何老师没有任何人陪同,看望慰问了住在闵行的每一位老师。站在门口,与何老师聊了几分钟。何老师知道了我是应用物理系的新近教师后,讨论了一会关于玻耳兹曼方程的一个问题。这件事当时十分感动,一个刚刚参加工作的青年教师,得到学校最高领导的登门慰问,感觉是不可思议之事。这件事,也成为我后来多年坚守在交大的强力支撑。这也是工作30年来唯一一次享受到校领导的春节慰问,此后,总是在新闻中看到校领导在一群人的陪同下看望院士,或者看到校领导在秘书陪同下去邻居家慰问,我的家门,再未见到过领导。

 

大约是1988年秋,收到在美国读书的同学王江(现在是上海交通大学金融学院院长)的来信,告知美国特拉华大学徐少达教授希望在中国招收一位博士后,我可以申请,并告知了联系地址。紧接着又收到了徐少达教授的来信,告知他那里有一个博士后的位置,问我有无兴趣前往。我立刻开始了申请程序。后来得知,这个推荐过程很有意思,因为当时中国学生学者的刻苦努力给美国学者留下很好印象,而很多华人学者也特别希望帮助中国训练科研人员,在来自香港的徐少达教授有了一个博士后名额后,想在中国找一位博士后,于是请当时在埃克森石油公司工作的,曾经在中国访问过的沈平教授推荐。当时来自南京大学的仇霞同学恰在沈平处做实验,而仇霞同学又和王江很熟,沈平教授访问南京大学时,我和另外两位同学和沈平有过比较深入的交流和讨论,这样的一个交集,经过王江同学,仇霞同学的建议,沈平教授推荐我给徐少达教授。

 

经过一系列的申请过程,最终在1989年5月下旬拿到了教育部的批件,通知6月初在上海外国语学院出国培训部参加培训。培训的那几天,上海的公共交通完全瘫痪,我每天骑自行车往来于徐家汇和虹口。在培训期间,办理了护照,去大使馆面试签证,并在大约2周后拿到了签证。在那一段时间,相关单位的办事效率极高,一切都非常顺利。此后没有多久,办理出国手续就开始变得比较困难了。1989年7月7日,我怀揣着仅有的50美元,坐上了飞往纽约的飞机,转机费城,到达特拉华大学巴特尔研究所,开始了两年的博士后研究。

 

前往美国的途中,还经历了一些好玩的事情。我乘坐的是中国民航的飞机,应该是晚上7点到达,大约晚到一个半小时,下飞机后, 应该换乘American Airline 的飞机飞往费城,此时大约只有半个小时左右的时间了。但中国民航停靠的是Pan American Airline公司的机位, 我到柜台前,出示机票后,柜台的工作人员告知我应该去找American Airline。我转了一圈,没有找到。再次走到柜台前,柜台工作人员非常耐心地告诉我去American Airline,我费了很大的劲终于让让她明白我找了一圈,没有找到。然后她告诉我应该坐机场的转运大巴去American Airline,我的可怜的英文听力怎么也听不懂她讲的话,最后,她在纸上写了两个代表颜色的单词,我还是一头雾水,然后,她又指向一个方向,恰好此时有一辆大巴停下,车的颜色就是她写的那两种颜色相间。终于明白了,走到车站,等到下一班,到了 American Airline。飞机已经起飞了,而且,那是去费城的最后一班飞机。

 

在柜台上,我改签了第二天早晨9点多的航班,找了个椅子坐了下来,开始规划晚上如何过。最后的结论是,只能在机场过夜了。此时,机场的人越来越少了,我找了一个灯光比较亮的椅子坐了下来。午夜过后,这个大厅里只有10来个人。有一对夫妇过来和我聊天,可惜我几乎完全听不懂他们的英文,我也无法让他们听懂。最后,他们大概明白了我来自中国,误了飞机,等明天的航班;我明白了他们来自某个我一直没听懂的国家,本来约好有人来接他们的,但接的人没有来。后来,他们对着一部公用电话机研究了半天,似乎最终和接机的人联系上了,拎着包走了。好在有时差,晚上也不困,坐在椅子上非常无聊地等到了天亮。

 

天亮后,在机场的快餐店吃了早饭,看着牌子上的图片点了一份,也把一张50美元的票子换成了几张票子和几个硬币,非常有意思的是,找零的钱里面几乎包含了小于50美元的所有品种,包括20美元,10美元,5美元的票子和一美元,50美分,25美分,10美分,5美分和1美分的硬币。纽约到费城的那个飞机只有十几个座位,起飞后好像不到20分钟就降落了,飞机飞的很低。在宾夕法尼亚大学读书的王江同学开车在机场接我到他家聊了一会,吃了午饭,又送我到特拉华大学。

在特拉华大学做博士后的两年,经常和徐少达教授讨论问题,学到了很多,进步了很多。徐少达教授不仅在学术上,也在生活上提供了很多帮助。当时,给我的博士后年薪是2.8万美元,第二年又涨到3万美元,这在博士后待遇上是相当不错的,是所里的有些博士后的两倍左右。

两年的博士后很快就要结束了,在结束前的半年,面临非常艰难的选择。当时,有两位认识的教授打来电话,希望我去他们的课题组做博士后,巴特尔研究所的所长奈斯教授建议我留在美国工作并表示他愿意推荐, 而且当时可以立刻办理绿卡,因此继续留在美国,没有任何困难。 事实上,当时很少有人做出回国的打算,基本上所有的在美留学生都选择了拿绿卡,有些后来又成为美国国籍,并在近几年以爱国者的面目回国,再改国籍,为国效力了。但我当时的思想非常矛盾,那时候有一个强烈的感觉,未来的30年,中国将会经历一次翻天覆地,甚至是空前绝后的巨大进步,而作为一个中国人,如果在这样一个历史进程中仅仅作为旁观者,而不是参与者, 也许会抱憾终生。在朋友,同学,家人的一致反对下,只有导师徐少达教授表示了理解。经过两个月的痛苦思考,最终下定决心,用两年来工资结余的一部分买了一台配置较好的486计算机,于1991年8月飞回了上海。那台计算机也作为学校的资产申请了免税,回校后办理了财产登记,当然是完全由我使用。当时,全校的486计算机的台数好像是两位数。

 

回交大后,蔡先生已经在1990年不幸因病去世,我的工作并不顺利,各种条件的下降远远超出原来的预计,特别是查阅文献和通讯方面,在已经习惯了在图书馆能看到当期期刊,可以随时利用电邮,可以在终端看新闻之后,感觉时间一下子倒退了几十年。生活方面的改变也是巨大的,一方面,每斤一角五分的青菜价,比美国一磅一美元便宜的太多,而另一方面,如可口可乐,雪碧这些在美国非常便宜的日常饮料和肯德基这种在美国已经吃厌烦了的快餐,其绝对价格甚至比美国还要高,成为了奢侈品,每个月的238元的工资,绝对值比美国时低了2个数量级,不够喝饮料。在发现带回来的一点点钱将会很快用完的时候,戒掉了已经在美国习惯了喝咖啡喝喝碳酸饮料。

 

周围朋友,记者们都对我的回国表示了极大的兴趣,共同的问题是为什么回国?希望得到的答案也许各有不同,开始还有所解释,后来一概以“在美国混不下去了”作答,然后也就没有继续的好奇和提问了。对于记者们的采访,采取了非常不合作的态度,原因非常简单,回国前与当地的部分留学生,访问学者朋友一起吃了一顿告别饭,有几位朋友讲,你回去之后,没有多久就会有大版面的谢绝高薪回国的报道,我说这种事情肯定不会发生。其实,之所以如此,是因为出去前知道应用物理系有个爱国,拒绝高薪回国且被破格提拔为教授的张姓老师,曾经在特拉华大学做过访问学者,我到特拉华后,听到了此人在工作期间的诸多不堪作为,令人作呕。我非常不愿意被人看做是此类人。此人后来又到了美国,并且因89事件美国的绿卡政策而长期留了下来,现在不知道在做什么,按照其个人品质,现在应该一定再次到中国招摇撞骗一番的,也许年龄太大,不能了吧,或者真的被某个地方当做人才给供起来了也有可能。在美国期间,接触的留学生和访问学者中,大部分刻苦努力,为人正派,这些人的大部分后来都留在美国,在各自的领域做出成绩。也有小部分人,业务能力很差又不愿回国,在美国没有职业,靠打黑工而过。记得在特拉华大学有一位广西派去的公派访问学者,到期不归,恰赶上89事件,留了下来,每天开一个破车为周围的几个餐馆收送垃圾,还对单位谎称是因为工作出色,老板挽留多做几年。后来得知这位先后把两个考不上大学的儿子都给弄到美国读大学。对于此类人,我是非常不齿的。按照我的观察,那些号称谢绝高薪,高调爱国的,基本上都是对个人利益计算的极精的一批人。而且大多数都实现了利益的最大化,这些人中的一部分,现在也被树立成国人楷模了。

 

在经费方面,由于某种错误,当年申请的基金没有拿到,时任副校长的谢绳武老师特批了2000元启动经费,但我一分都没有用,也没有说什么(我自己带回来的486机器是3000美元买的,换算成人民币是2万余元)。现在回头来看,实际上有点误解,因为2000元的经费实际上并不是小数目,颜德岳院士在交大就是以谢校长的2000元启动费起步的,他后来讲起此事,非常感恩。第二年,1992年,在国家超导中心申请到了每年大约5000元的资助,研究工作才逐步开始了。在艰难地渡过了几年后,1994年沈平教授应聘到香港科技大学担任教授,初创时期,需要有人干活,他来信邀请我以访问学者身份去参加课题组工作,我接受了邀请,在香港科技大学做了两年访问学者。年薪是25万港币,虽然不高,但与当时每月大约400元的工资相比,还是增加了很多。在香港科大的两年,与沈平教授和沈平课题组及香港科大的物理系的老师,访问学者,博士后及研究生相处非常愉快,研究工作也比较顺利。在多年后,当时的工作和此后这个课题组的一系列后续研究获得了国家自然科学二等奖。香港工作两年后,再次回到交大,此时国家对于研究的投入,对于教师待遇的改善开始略有启动,我的工资在随后几年也有了较大增长,在进入新世纪后,成为长江学者奖励计划特聘教授,每年10万元的津贴大大改善了生活。随着招收研究生,个人的研究工作也跌跌拌拌地开展了起来。

 

在物理系的二十多年,做了几件事,一是成立了理论物理研究所;二是对研究生的课程体系做了系统的整理,撤销了几乎所有的仅仅针对自己的学生的,非常专门的课程,强化了基础课程;三是申请建立了物理学博士后流动站;四是物理学一级学科博士点的获批。为了后面的两个,曾经直接和间接做了不少工作,多方奔走,到处求人。而与我个人相关的诸如人才计划申请之类,既没有奔走,也没有求人。我向来认为大学的最核心的工作是教学,二十多年来,上了很多本科生和研究生课,最多时达到过每年三百多个学时,几乎投入全部精力。

 

2012年,因不堪忍受时任物理系主任,三栖教授季向东的霸道恶行和时任校长张杰对于季向东的无原则的支持,我决定辞职并提交了辞职申请,申请没有获得批准。经过学校领导的劝说,最后勉强同意暂时调到机械和动力工程学院,但由于专业差别巨大,加上年龄偏大,已经决定不再招收研究生而全身心投入本科生教学。而到了机动学院后,能够教的课程几乎没有,所以在学院做事很少。 为此,为邻居华东师范大学物理系免费上了两届学生的力学课。因为不再从事重要工作,我也请辞学校的特聘教授岗位并获得批准。据传季向东已经退出美国国籍,恢复中国国籍,两次叛国回中国申报院士了,当然,从学术上讲,也许季向东达到了院士的标准,但院士似乎给人的感觉还应该是一些道德上说的过去的人,院子也不应该是一个垃圾回收站,这些年,有些学部已经很脏了,但数理学部的那些人还都说得过去,如果季向东这样的垃圾也可以进数理的院子,我曾经对于数理学部的那一点点尊重将不复存在。

物理系作为一个单位,季向东之后的两任领导,虽然偷偷摸摸地对季向东的一些混账做法做了一些修正,但本质上没有改变,也看不出有任何改变的意愿,其实,我也没有对它抱有改变的期望,人的一生会有很多错误,而因种种原因没有在数个能够离开交大物理系而没有坚决离开是此生最大的错误。而最后也是最为错误的一次,是因张杰的任职交大而没有果断离开。如果要做个总结,或者要给年轻人一点建议的话:那就是考虑问题,做决定的时候,一定要站在自己的角度。回头去看,每一个关键点的错误决策,都是站在了所谓的大局或者别人的立场上,而能够称为朋友的那些人,一旦成为官员或者进入某种层次,其立场自然会变,而你自己,则无疑是无关紧要的牺牲品或垫脚石。

在调到机动学院后,一大堆长期以来积累的对应于每篇文章的草稿纸和相应的参考文献,装在一个一个牛皮纸大信封中,搬起来太费劲,想想以后应该是不可能用得着了,于是,一个个的掏了出来,扔了。扫地的阿姨,应该在这一天有很大收获,这些废纸,估计超过她平时几个月的积累了。在作为废纸被拿走后,其实是有点失落的,有一些,是从南京运来的,学生期间的,也有一些是从美国,从香港托运回来的。

再后来,留在办公室没有搬走也没有忍心扔掉的一点东西,主要是一些大学和研究所送的一些介绍,图册之类,在物理系的一个新任的副主任下了限期搬走的最后通牒后,匆忙搬走了一部分,而另一部分被粗野地扔到了垃圾桶后,又抢救回来了一点。搬到机动学院后,大部分装书的纸箱子都没有打开过,也许退休时直接送给收废纸的即可。大部分书上都写了我的名字,这些书我是不愿意流向社会的,也许有时间的话,我把每本书的写有名字的那一页撕掉,然后再处理。

原来打算暂时留在机动学院,作为过渡,再找一个合适的地方继续从事物理学的本科教学。因长期的教学经验和对于教学的思考和研究,自信是一位合格的物理学本科老师,母校南京大学和复旦大学的一些朋友也非常关心我下一步的去向。但2014年的一场脑梗彻底改变了一切计划。 脑梗的原因是长期高血压导致的动脉硬化。经过两年的调整,健康状况有所恢复,但工作能力大大下降,记忆力衰退,上课的效果也大不如前。

最近几年,陆陆续续为河南大学,南京大学上了一些物理通识类的课程,也上了一些面向中学生的物理类课程。再有两年,就可以退休了,退休后,也许找个地方去种菜,或许,如果有需要,找个三本大学去上上物理课。

我特别感谢机动学院在困难时的收留和此后对于我这样一位过去没有做过贡献而现在也无法继续贡献的老教师的照顾,使我能够比较顺利的渡过退休前的最后几年。

 

回顾1977年高考至今的40年,在南京大学的10年是最幸福和愉快的10年,虽然生活非常艰苦,学习也曾经非常吃力,但同学的友情和帮助,老师的关怀,南京人的朴实,都留下了非常美好的回忆。在博士后的两年和在香港科技大学访问的两年,与同事的合作也非常愉快,从导师那里也学到很多。在物理系的20年,付出远大于获得,并以一种非常不愉快的方式离开,不堪回首。而在机动学院的这几年,才第一次感受到交大的温暖。

 

1991年选择回国,对个人而言,无疑是一个错误。在读大学时,我就开始有高血压,长期服用降压药,在美国的两年,血压逐步恢复正常并不再服药,回国后大约三个月左右血压又开始升高,显然,我的高血压与环境有很大关系,当时认为可能与美国的自来水更干净有关, 现在看来,应该是多种因素的共同效果,可能更重要的是干净的空气。我非常肯定如果生活在美国,这一场脑梗也许不会发生,或者会推迟若干年。另一方面,中国在过去三十年的变化与我当时的预期完全一致,我也确实参与了这一过程,在参与结束的时候,并没有多少美好的和有价值的回忆。但是,如果不回来参与这一过程,今天也许身体健康,经济自由,但面对祖国的巨大变化,而自己作为一个旁观者,可能无颜回国面对。

在即将走完一生的学习和工作过程之际,也许寻找那些美好回忆才最合适,无论对错,毕竟亲历了高考恢复这样一个重大历史事件,从一个偏远,贫穷,落后的小山村走了出来,也如愿亲身体会了中国30年来巨大的,空前且很可能是绝后的超速发展,个人得失或许并不重要。唯有记住一切美好,快乐走过人生的最后一个阶段。

在过去近60年的生命中,和很多人有过冲突,打过架也吵过架,但打完了,吵完了,也就过去了,话说清楚了,还是同事和朋友。但是,有一个人,那个叫做季向东的垃圾,没有打过架,也没有吵过架,但是伤人太甚,绝对是不会宽恕和原谅的。人的一生,有一个死敌,似乎也不是什么坏事。

 

Posted in Uncategorized | Leave a comment

陈益新-集成光学与上海交大的渊源

集成光学与上海交大的渊源

陈益新

集成光学学科的建立及其发展对上海交大在1978年以后重建应用物理系起着如何在传统学科基础上开创新学科的先驱和示范作用。同时上海交大集成光学学科的成就也对我国集成光学、光电子学以及光纤通讯科学与技术以及产业的发展有着积极的推动作用,并在国际学术界产生了公认的影响。

 

集成光学是一门实验性强的应用学科,在理论方面不仅离不开一般的近代光学基础,也需要新近发展起来的导波光学理论。在实验上当然要建立在传统光学的实验原理和技巧上,同时更需要与现代的微加工技术紧密结合,创新地将已成为应用于集成电路器件的设计和工艺来实现完全新型的光波导器件,从而构成具有各种功能的集成光路器件甚至是集成光路的系统。方俊鑫教授从1979年开始在上海交大并面向上海市先后开讲了高等光学和导波光学,并招收了二十余名硕士研究生,这无疑为上海交大开展集成光学研究奠定了坚实的理论基础和提供了优秀的人才。例如,后来为交大集成光学发展并在国外作出成就的徐敬舆和景星亮等,都是这个班的学生。

 

上海交大从70年代初也开始投入集成电路微电子技术的研究,建立了一个工艺实验基地,当时称元件车间,也曾为上海地区集成电路产业的发展作出一定的贡献。但后来由于缺乏理论和设计的研究人员,并投入太小,不适应开展规模更大的集成电路的研究,没有形成学科,其进一步发展成了问题。可是这对开展集成光学的实验研究却是天赐良机。如果当年没有这样一个基地,要从零开始建立起一个微加工实验室,经费、时间和人员培训都是要困难得多。

 

70年代末期,我国开始进入改革开放的新时期,上海交大如何在新时期图新发展,创建新学科应是一个重要途径,但是什么样的学科具有强的生命力和广阔前景,并适合我们的基础和条件,这不是随手可得的,需要大量和及时的信息。适逢我国改革开放政策开始推行,那期间许多美籍校友和华人学者纷纷来华和来校访问和讲学,给我们挑选新学科提供了重要的信息和中肯的建议。其中我感到帮助最大的是田炳耕和张慎四两位。

 

1979年学校为了重建理科,我从电机系调到了刚开始筹建的应用物理系。但具体创建什么新学科并不明确。那年夏天我有机会去武汉参加了我校校友田炳耕博士有关集成光学的系列讲座。这是一次给我印象很深的启蒙。并与我自1956年以来在交大教学和科研实践中积累起来的学术思想产生了共鸣。我在多年的电气绝缘和电介质物理的教学和科研中已开始觉察到,要对绝缘材料的介电性能深刻了解和更有效地利用。例如对介质击穿的研究,最终就涉及探索材料性能与物质结构之间的内在联系。同时,由于半导体在微电子方面应用的巨大成功,国际上有一些学者和著作中已提出了分子设计和分子器件的构想。但由于当时理论上和实验上的限制,这些设想没有得到迅速实现。我感到集成光学概念和器件的提出,是继集成电路后又一个重大的新技术。因为从微电子器件到光子和光电子器件,在某种意义上看是一种质的超越。因此,虽然集成光学在当时刚起步阶段,对许多具体问题尚不十分清楚,但我相信它是一个有广阔发展空间并具有重大影响的新兴应用科学。值得我们去从事。

 

不久,在集成光学方面已享有盛名的美籍华人张慎四教授应邀来上海交大讲学,并欣然同意我校的林宗琦与我一起去美国加州圣地亚哥大学他的实验室作为访问学者从事集成光学的研究。我的课题是离子交换和质子交换铌酸锂光波导特性及制备方法,这是当时不少科学家感兴趣的新热点之一,因为这样的光波导可设计成多种光波导器件和集成器件,例如光调制器,光开关和光可调滤波器等。由于那时张慎四教授刚从圣路易斯的华盛顿大学转到加大圣地亚哥分校,实验室要重新建设。这对我却是一个好机会能直接参与新实验装置的建立。我不仅设计了离子交换的加热炉和排风装置,还亲自在机械工场进行加工、装配和调试,直到光波导样品制备和测试。虽然这已是二十年前的事了,但至今回忆起来还历历在目,这样的经验对我后来回交大的教学、科研和实验室建设工作帮助极大。

 

给我留下深刻印象的一件事是如何坚持和自信地克服研究中的困难。由于我的访问学者时间不长,开始时,我计划先重复一下别人已取得的实验结果,然后在这基础上设计和制备一种新的光波导器件。不料我的实验结果和贝尔实验室发表的结果不同。最初,我总认为在实验中有什么差错,可是经过了近三个月时间日以继夜的反复改变不同实验参数进行核对,但始终表明我的实验结果是重复的没有错。这才使我悟到也许铌酸锂晶体在硝酸铊中进行离子交换的结果可能不是唯一的。这就要求对波导样品进行化学成分和结构的分析。由于我们实验室没有这样的大型分析仪器,只有到洛杉矶附近的加州理工学院去测试,在该实验室帮助下终于发现,我制备的铌酸锂光波导样品中并没有像以往文献中报道的那样有铊离子交换进去,却是锂离子的外扩散。后来这结果发表在美国“应用科学通信”杂志上。在这之前,我往往满足于能重复别人发表的成果,特别在实验方面。所以我常常以这例子告诉学生们,要他们在自己的工作中努力去创新。

 

1981年以后,我校集成光学教师队伍和学科建设迅速发展和壮大,同时连续在两个五年中承担了多项国家“863”高技术项目,上海市地方科技项目,以及国防科工委攻关项目。其中较有代表性的如集成光学频谱分析器,由于它具有能实时获得许多不同频率的无线电信号,成为新一代电子对抗中的关键器件,又如二维空间光调制器和波导光开关阵列等,这些都是光信号处理系统和光通信系统中不可或缺的重要器件。当时在应用物理系中所占的科研项目,科研经费和成果鉴定都名列前茅。在此同时,也培养了大批的大学本科生、硕士和博士研究生,其中不少毕业生在国内外不同的岗位上做出了优秀成绩。

 

最后值得一提的是我系举办的与集成光学有关的全国培训班和主持的国内和国际学术会议,对学科的发展和贡献产生积极影响。其中较重要的如:受国家教委委托而举办的“全国集成光学短训班”,受中国电子学会委托举办的“全国毫微加工技术和应用”培训班,受中国光学学会纤维光学和集成光学分会委托主持了两届全国集成光学学术会议。2002年受中国光学学会和美国SPIE学会等委托而承办的”亚太光电子会议”(APOC); 2003年受OECC国际执行委员会委托承办的”光电子与光通信国际会议”(OECC-2003); 2005年又参与了由我校光纤所等四个上海单位承办的第五届APOC-2005会议。这一系列学术交流活动,不仅使我们从中获得及时的信息和动态,而且也扩大了我校在集成光学及光纤通信在国内和国际上的影响。我在美国时,不止一次有人问我:”陈老师,你还记得我吗?” 我真一时记不起来,原来他们都曾是我们集成光学全国短训班的学员,作为教育者这是多么大的欣慰啊。

选自 《上海交大百年物理》, 上海交通大学出版社, 2006

Posted in 物理 | Leave a comment

陶爱珠-建系初期应用物理系的老师们

建系初期应用物理系的老师们

陶爱珠

1978年,粉碎“四人帮”刚刚不久,百废待兴,高等教育迎来了发展的春天。上海交通大学决定恢复理科系,应用物理系于1978年9月正式成立。我有幸成为物理系的党总支书记,参与了筹建物理系的工作。建系之初,一切从零开始,正如有些老师形容的当时物理系几乎处于“四无”状态,即“无明确发展方向、无专业师资、无教材、无实验室”,真是困难重重。然而物理系的领导班子开始了义无反顾的艰苦创业。在以后的日子里,应用物理系三年一个台阶,五年上一层楼,十年在全国工科院校的物理系中占有了应有的地位,在几代人的努力下,应用物理系有了今天的成功。

 

我和物理系的教职工共同走进了创业开始的七年。今天回忆起来,许多往事历历在目,许多生动的故事如电影一般浮现眼前,仿佛就在昨天。最难忘的是为恢复应用物理系付出辛勤劳动的老师们!

 

1.千方百计引进学科领航人–方俊鑫教授、蔡建华教授

提到应用物理系,首先想到的是方俊鑫教授和蔡建华教授。可以毫不夸张地说,没有方先生,蔡先生,就没有物理系今天的成功。可惜他们两位都已离我们而去,今天当我追忆他们的时候,依然心酸、心痛,眼泪夺眶而出。

 

应用物理系刚刚挂牌,1946年–1952年曾在交通大学任教的方俊鑫先生以极大的热忱表示愿为母校的物理系恢复出力。当时他是复旦大学物理系的著名教师,在电介质物理、非线性光学研究上已有建树,复旦大学当然舍不得方先生调来交大任教。

 

为此我们一次次到复旦大学,从方先生所在的教研室主任到系党政领导、再到学校组织部、人事处请求他们给予我们支持。尽管有时他们讲了一些不好听的话,但为了物理系的发展,我们可以说“都忍了”。同时我们又一次次地拜访方先生,请教他对物理系的学科方向、布局、实验室建设,方先生都一一给予指点。由于暂时无法办理调入手续,我们请方先生当顾问,他立即答应每周来交大工作一天。此事让学校党委书记邓旭初同志知道了,他表示可以用自己的小车接送方俊鑫教授,使方先生大为感动。在方先生做顾问的一年多时间里,他根据物理系原有基础,看准物理界未来发展前景,又考虑交大强大的工科背景,确定了固体光学为应用物理系新的发展方向。还在此基础上开辟导波光学,集成光学领域的研究,建立了实验室。并且制定了激光、固体物理、理论物理、晶体物理大的布局,对于如何处理量大面广的普通物理教学和发展专业物理的关系发表了精辟的见解。更为可贵的是1979年他未正式调来交大,大胆而有预见地一次招收22名学生的研究生班,由于成绩突出,校领导破格同意整个班作为硕士研究生培养。这批学生后来大多数成了物理系的骨干,并出了几任系领导。

 

从每周一天的顾问,到每周两天来交大实质性工作,直至1980年方先生正式调入上海交大应用物理系,我们为之锲而不舍的努力,虽然十分辛苦,现在回想起来是十分值得的。方俊鑫先生进交大后更加加倍地投入工作,为了系的建设他可谓呕心沥血,忘我工作。在科研上不断开辟新的领域,在教学上满腔热情培养扶持年轻一代,他是应用物理系公认的学科领航人。

 

我眼中的方俊鑫先生,是长辈,是老师,更是挚友。他和我谈工作,谈生活,谈人生,谈爱好。有时他来办公室交流,有时我到他家去串门,当然谈得最多的还是物理系的发展,学校的发展。方先生曾多次对学校存在的矛盾直面呈书,受到学校领导的高度重视和赞扬,并将此建议转发全校,号召全校教职工学习他的主人翁精神。

 

方先生对应用物理系的另外一大功劳是,推荐并帮助物理系引进另一位学科带头人蔡建华教授。在方先生的精心策划和安排下,当时已是南京大学教授,年富力强的蔡建华来到母校交大,并与党委书记邓旭初同志见面。为了引进蔡建华教授,我们物理系总支往返于上海南京之间,一次次拜见、请求,一来二往几乎与蔡先生所在的教研室、系领导交上了朋友。我们还为蔡先生的调入从家庭、住房到生活细节都作了贴心的安排。我们的真诚取得了南京大学物理系和南大校领导的理解、支持,蔡建华教授终于引入了上海交大。

 

来校后,蔡先生满怀振兴母校应用物理系的热忱,立意亲自逐门讲授系的全部课程,从教材到教学方法进行更新和改革,带头讲授热学、原子物理等基础课程,为名教授上基础课树立了榜样。

 

蔡建华教授才华横溢、思维敏捷、勇于开拓。是中国超导物理研究的开拓者之一,进入交大后他以更大热情投入高温超导研究,取得突出成果,并在全国掀起高温超导研究的热潮。他还开拓了金属超晶格新的研究领域以及涉及平衡及非平衡态统计物理等前沿。

 

蔡先生对物理系另一重大贡献是推进物理系国内外合作交流。他多次在交大主持全国性的讲习班及国际学术会议,多次应邀出访欧、美、日、澳等国家,将一批青年学者带出交大,走出中国,走向世界。

 

蔡先生同样是我十分尊敬的教授,又是一位知心朋友。他一生坎坷,十年动乱中几乎丧生。调入交大以后,对于他过去受的伤害,无论政治上、生活上我们都给予深入关心,与他及他的家人我们都能十分坦诚地交换意见,将他们该解决的困难一一落到实处。我们工作最好的回报就是蔡先生对事业发展的投入,对物理系发展的热忱。1988年11月他住院手术后,还从医院多次赶到学校参加学生论文答辩,在病床上批阅学生毕业论文。在生命处于垂危时刻,他想到的还是物理系的发展,含着热泪向前来探望的交大领导推荐中国科技大学的一位博士生导师来校工作。

 

方先生和蔡先生对应用物理系的贡献将永远记在我们心中。

 

2.认认真真办实事,发挥广大教师积极性

应用物理系建系于1978年,到1981年物理系已有119人,其中中高级知识分子85人中有66人有各种需要解决的问题。包括夫妻分居、业务不对口、住房困难、“文革”中被冲击的遗留问题等等。平心而论,系总支是学校的一个基层组织,手上很少有实质的资源,再说“十年动乱”刚刚结束,学校资源总的也十分匮乏。面对这些问题,我系党总支、党支部和广大党员满腔热情,细致认真地做了大量过细的工作。除了平时和老师们交朋友、促膝谈心、了解情况外,每年寒暑假走访教师家,送上一份问候,成了我们系的一项传统节目。以诚相待、相互关心成为物理系的一种文化,一种无形的凝聚力。连续几年我们系的骨干走访工作延续到大年夜,感动了许多教师及他们的家庭。对于教师们存在的困难,能解决的尽快解决,一时不能解决的一方面向学校有关部门做专题汇报,争取支持,另一方面向老师说明情况,得到他们的谅解。功夫不负有心人,经过三年努力,我系先后解决夫妻分居19人,住房得到改善44户,“文革”中受冲击遗留的问题基本都得到解决,解除了老师的“后顾之忧”,大大激发了教师的积极性。

 

首先表现在广大教师发扬了主人翁精神,经常为系及教研室的建设“出谋划策”。1981年底,方俊鑫教授给党总支写了一封信,对系的学科建设、师资培养提出许多积极建议,一石激起千层浪,全系有一半以上教职工通过各种形式对系的建设提出意见。如普物教研室梁子松教师连着给党总支写了三封信,对培养高质量的学生提出了要解决的六个问题,对正确处理教学和科研关系提出六点看法。激光研究室胡齐丰老师在春节期间三次到系领导家中,为研究室和系的学科方向献计献策。

 

同时,出现了许多为物理系拼搏的感人的人和事。

 

常务副系主任陈益新老师离开绝缘专业主动加盟物理系。建系之初有大量的日常行政工作,同时他还兼任固态电子学研究室主任,承担繁重的教学科研任务。仅1980~1981年就担任“电介质物理”和“专业外语”两门课,指导研究生3名,主持集成光学、频谱仪及等离子刻蚀等三项科研项目,参加二次全国性学术会议,接待美国访问学者多人。时间不够用,开辟第三单元,甚至“第四单元”,一年中几乎每天晚上都在办公室、实验室,晚上十点半以后才回家,把星期天当星期七。没有暑假、寒假,春节休息几天也作为家访时间。创业阶段的系、教研室的一批骨干,大多数都和陈老师一样超常规地付出,因为有此,物理系才有超常规的发展。

 

更值得一提是普通物理教研室的广大教师。因为77级、78级两届学生入学时间只差半年,所以造成1979年上半年两届物理课重叠,等于在半年中承担了双份教学任务。1980年学校要求物理课提前10周开课,又出现了1980年下半年两届学生的重叠。1981年学校又要求试行物理课在一年级第一学期开始上课,而且先补18学时的微积分,因而从1979年至1981年普通物理教研室的老师每年有新的任务,每年有新改革。绝大多数老师用加倍的时间备课,翻阅各种参考书,圆满完成学校交给的任务。1982年物理教研室老师又开始筹建开放实验室,自己做演示教具,搞实验录像,花的时间比原来教学多上一倍,但只要对提高教学质量有好处,他们不惜花时间去做。“普通物理”这门老交大的“霸王课”,在恢复物理系的前三年,教学改革取得可喜成果,得到学校肯定。作为品牌课、名牌课的传统一直延续至今。

 

离开物理系已20年,但是与物理系老师们共同奋斗的七年一生难忘,最最难忘的是创业初期的物理系的老师们!

 

选自 《上海交大百年物理》, 上海交通大学出版社, 2006

Posted in 物理 | Leave a comment

胡盘新–历经40余载长盛不衰的程江版《普通物理学》

历经40余载长盛不衰的程江版《普通物理学》

胡盘新

提起程守洙、江之永主编的《普通物理学》教材,教大学物理的老师恐怕没有人不知道,相当多的国内的工科院校都在使用,或曾经使用过这套教材作为大学物理课程的主讲教材。这是我国第一套有广泛影响的面向工科各专业的大学物理教材,是我国现行的使用时间最长、使用范围最广、发行量最大、培养人才最多的物理教材。本书自1961年第

一版问世以来,已历经5版,长盛不衰。教材现正在修订中。程、江教材是一本为广大师生所喜爱的融先进性、科学性、教学适用性为一体的优秀教材。那么程、江《普通物理学》是怎样诞生的,为什么能长盛不衰呢?下面回顾一下程、江教材的历程。

 

新中国成立前后,一般所使用的物理教材有萨本栋的《普通物理学》、严济慈的《普通物理学》以及Duff、Sears等英美教材。新中国成立后,为适应恢复和发展国民经济的需要,国家十分重视高等教育事业的恢复和发展,也及时确定了教材工作的基本方针。当时高等教育正在全面学习苏联,因此排斥乃至否定原来选用的英美教材。那时苏联专家杜伯夫为东北老区编写了《物理讲义》,但内容浅而陈旧,而翻译出版的福里斯的《普通物理学》,原为物理专业使用,篇幅又过大,对工科院校不尽适用,于是由交大殷大钧、赵富鑫教授组织交通大学、同济大学、华东化工学院、华东纺织工学院四校教师,合编了一本教材,定名为《物理学讲义》,于1953年完稿、专供四校本科一年级学生使用,并不对外发行。经一年使用后,将书中单位制由C.G.S制改为M.K.S制,修订为第二稿,这是新中国成立后,作为解决各校缺乏使用教材的应急的全国第一本普通物理教材,也开创了兄弟院校联合编写教材的先河,也为今后上海以及全国联合编写教材奠定了基础。

 

1954年夏,高教部在大连召开会议,审定了教学大纲,(216学时和175学时),又于1955年2月成立了“高等工业学校物理学编写组”,在苏联物理专家巴巴诺夫指导下,编写了《物理学》(初稿),于1956年由高等教育出版社出版。参加全书编写工作的有王谟显(浙江大学)、江之永(同济大学)、殷大钧(交通大学)三位教授,参加部分编写工作的有王志符(大连工学院)、孙瑞蕃(中国矿业学院)两人。这是第一本公开出版的高等工科院校物理教学用书,成为全国工科各校的通用教材。

 

1958年,中央提出了社会主义建设总路线,号召大跃进目标赶超英国。又提出了“教育必须为无产阶级政治服务,教育必须与生产劳动相结合”的教育方针。学校大办工厂,教师下放劳动,高校“普通物理”课程遭受了第一次冲击。有的学校物理课程取消,有的则与后继课程合并。当时对物理课的指责是“内容陈旧,理论脱离实际,与中学的内容

重复,对问题的阐述蜻蜓点水不深不透、贯彻辩证唯物主义不够”等等。但是物理学作为一门科学,作为工科院校的重要基础的地位是难以动摇的。1959年,上海市高教局出来收拾这“大动乱”的残局,在副局长曹未风教授亲自领导和主持下,召集了上海交通大学、同济大学、华东化工学院、华东纺织工学院以及上海水产学院,成立“上海市高等工业学校物理学编写组”,编写新教材,积极提高物理课程的教学质量。参加编写工作的有程守洙、朱泳春、胡盘新、陈英礼、庄秉贞(交大),江之永、魏墨”(同济大学),周昌寿、秦宝通、黄德昭(化工),陈光清、汤毓骏(华纺)以及水产学院的同志共20余人。经讨论,明确了物理学在高等工业学校课程中的地位和作用,认为它是一门重要基础课,但也要适当满足专业发展的需要,在不影响物理学本身的科学性、系统性、完整性的前提下适当结合专业。经过两个多月的努力工作,以“高等工业学校物理学编写组”的《物理学》为蓝本,结合当时的形势要求,编写了《普通物理学(初稿)》,分上、下两册,于1959年9月由上海教育出版社出版。此书出版后,许多院校教师感到该书在内容和编写方面有一定的优点,但还有许多不足之处,特别在统计物理、固体物理、核物理、量子力学等部分理论较浅,面也不够广。接着,在1959年12月,教育部颁布了“高等工业学校普通物理学教学大纲”(220学时,五年制)。1960年上海市高等工业学校物理学编写组在程守洙、江之永两位教授的主持下,在1959年出版的《普通物理学(初稿)》的基础上,结合1959年部颁教学大纲,吸取了兄弟院校的宝贵经验,采用了兄弟院校教材中的部分内容,于1961年4月修改交稿,同年8月由人民教育出版社出版了《普通物理学》上,下两册,这就是程守洙、江之永主编的《普通物理学》的第一版。这套教材又增加了一些新的内容,如引力场、势能曲线、玻尔兹曼分布,固体物理、基本粒子等。并将物理量的单位,改为M.K.S单位制,电磁学部分也改为M.K.S有理化实用单位制。由于内容加之又加,造成庞杂臃肿,这就是当时所说的“超产书”。

 

1961年以后,为了纠正“大跃进”时期存在的问题,稳定高等学校的教学秩序,搞好教材建设,教育部提出了“调整、巩固、充实、提高”八字方针。1962年教育部又组织成立了“高等工业学校基础课程教材编审委员会”,程守洙教授担任了工科物理教材编审委员会主任委员,江之永教授等为编审委员会委员。1962年2月,物理编委会在上海召开第一次会议,在1954年及1959年大纲的基础上拟订了物理教学大纲的初步草案,同年5月,教育部在北京召开了高等工业学校教学工作会议,会上复审定稿了“高等工业学校本科五年制各类专业适用的普通物理学教学大纲(试行草案)”。与此同时,编审委员会分别委托浙大王谟显教授对1956年出版的《物理学》进行改编,委托程守洙、江之永教授对1961年出版的《普通物理学》进行改编。后者按1962年审定的试用的大纲进行改编,对基础理论作了加强,对旧版中某些要求过高或偏重具体技术应用的部分内容做了压缩或删减,全书的篇幅较旧版缩减了三分之一。这一版教材由编审委员会全体委员通过会议的形式讨论审定。这就是程守洙、江之永主编的《普通物理学(第二版)》教材。于1964年由人民教育出版社分三册出版。这套教材出版后,对全国物理

教学影响很大,被誉为“这是我国建国以来第一本切合我国国情、具有独特风格的自编通用教材,对稳定教学秩序起了重要作用”。“成为影响面广、质量高的理工科物理教材,成为全国最畅销的科技图书之一”,这套教材所以取得如此的声誉,这与程守洙、江之永两位教授的治学严谨、一丝不苟的工作态度分不开的。

 

当时出版的工科普通物理教材,都和苏联教材一样,书后不附习题,造成教学上的困难。程守洙教授就组织上海交通大学等十校合编了《普通物理学习题集》。此习题集于1961年由人民教育出版社出版。文化大革命期间,中国教育受到极大的破坏,大学的“物理”也难以幸免,不少学校把物理课停开了,物理教研室拆散了,物理实验设备瓜分了或当废品卖掉了,物理教师也改行了。

 

粉碎“四人帮”后,百废待兴,教育事业迎来了春天,学校恢复了正常的教育秩序,教材成了燃眉之急。1977年11月教育部在北京清河召开“高等学校工科基础课教材座谈会”,修订几个典型的教学计划,确定了绝大多数院校的学制为四年,并确定了工科普通物理的教学时数为200学时。会上,上海市高教局接受教育部的要求,要上海编写组承担编写新教材的任务。同年12月教育部在西安召开工科数学、物理教材编写规划会议,确定了几个学校负责编写几种类型的教材。要求上海编写组在程、江二版的基础上结合当时的形势修改成第三版。由于当时程守洙、江之永两位教授年事已高,遂在他们的指导下,重新成立编写组,参加编写工作的有胡盘新、朱泳春、吴锡龙、秦树艺(上海交大),周涵可、宋开欣(同济),陈光清、汤毓骏(纺大),华寿荪、高守双(化工),骆加锋(机院),钟季康(铁道),马连生、张关荣(上海科大)以及盛克敏(西南交大)等同志。这套教材既加强了基础理论,又反映了现代科学技术领域的新成就,尽量满足四个现代化的要求。这是文革后出版的第一套新教材。此书出版后,普遍反映:内容广泛,要求较高,撰写精炼,例题习题丰富,为全国许多高等工业学校中物理教师所欢迎。1979年第一次印刷,印数达30万套。

 

1979年,教育部恢复了各门课程的教材编审委员会的活动,并增补了一批年轻的委员。编委会在教育部领导下,于1980年6月在哈尔滨召开了工科物理教材编审委员会扩大会,审订了高等工业学校普通物理学教学大纲(草案)。(四年制试用)(200学时)。根据编审委员会1980~1985教材规划,由于当时仍有部分学校在使用1964年出版的程、江二版教材,但内容稍嫌陈旧,并且书上没有习题,所以委托朱泳春、王志符教授参考1980年教学大纲进行修改,以适应一般院校使用,于1982年出版了修订本(即第四版),本书修订时注意打好基础、精选内容、逐步更新、利于教学等几个方面,并且适当控制了篇幅,该书获得1987年国家优秀教材奖。这样,程守洙、江之永主编的《普通物理学》分成两个版本同时出版,以后也分成两个版本分别修订出版,在国内图书出版界是罕见的。

 

1985年,国家教委根据《中央教育体制改革的决定》的有关精神,在课程建设方面,不再组织编写和审订高等学校工科本科基础课程的教学大纲,而委托课程教学指导委员会(即原教材编审委员会改名的)制定有关课程的教学基本要求。1987年国家教委颁布了《高等工业学校物理课程教学基本要求》。1992年12月,课委会在广州召开“物理教材修订会议”,要求把第三版和1982修订版两套教材根据《基本要求》分别进一步修订。将第三版修订成为第五版,将第四版修订成为第六版。

参加第五版修订工作的有胡盘新、宋开欣和汤毓骏三人。根据1995年国家教委颁布的工科物理课程教学基本要求,结合读者多年来使用此书的意见和建议,以及当前国内外的物理教材改革的动态修订而成的。此次修订保留了第三版的体系、风格和特色,改写了部分内容,调整了个别章节,增加了阅读材料,充实了应用类题目,在内容现代化、加强应用性、扩大知识面以及提高科学素养方面均有进一步的增强。该书于1997年由高教出版社出版。获得了1999年上海普通高校优秀教材一等奖,并为2000年度中国高校科学技术进步奖科技教材提名书目。第六版修订工作由朱泳春担任,现正在进行中。

 

为满足教学的需要,我们还编写出版了《普通物理学简明教程》、《普通物理学(第五版)习题分析与解答》、《普通物理学(第五版)思考题分析与拓展》、《普通物理学(第五版)学习指导》以及《普通物理学(第五版)电子教案》等配套教材。此系列教材列入2003年高等教育百门精品课程教材建设计划。同时被评为2004年国家精品课程上海交通大学项目成果之一。

 

2005年初教育部召开了第二次全国普通高等学校本科教育工作会议,下发了2005年1号文件。文件中指出:“在规模持续发展的同时,把提高质量放在突出的位置。”文件中对教材工作提出:“加强教材建设,确保高质量教材进课堂,要大力锤炼精品教材,并把精品教材作为教材选用的主要目标。”同时,课指委于2004年制定了新的大学物理教学基本要求已报教育部审批。程守洙、江之永主编的《普通物理学》(第五版)(含其配套教材)修改为第七版也已纳入高等教育百门精品课程教材建设计划,为大学物理课程教学服务系统建设项目(该计划作出整体已列入新闻出版总署“十五”国家重点图书出版规划)。第七版现正在修订中,预计2006年出版。

 

程守洙、江之永两位先生虽然已经离我们而去了,但是他们的教材仍然被众多院校选用,成为跨世纪的经典之作,传世之作。我们后辈将继承两位先生的治学精神,发扬教材的特点,与时俱进,编写教材,一版一版传承下去,做到传承经典,再创辉煌,获国家精品,育世纪新人。

 

选自 《上海交大百年物理》, 上海交通大学出版社, 2006

Posted in 物理 | Leave a comment

陈英礼–40年来的上海交大光学学科

40年来的上海交大光学学科

陈英礼

我校激光技术的研究始于1965年。自1960年在国际上发明第一台激光器(红宝石激光器)以后,国内外学术界和工业界都在探究激光的应用。时任上海交大副校长的朱物华院士是一位著名的水声学家,他一直在考虑是否可以利用激光高亮度的特点,发展水下激光探测技术,以弥补声纳的不足。1964年9月,他找了刚从复旦进修回校的青年教师汤荣身(现名汤一兵),谈了想法。并要求汤一兵进行激光及其水下应用的调研工作。当时中科院上海光机所刚成立不久,他们在激光方面已经做了大量工作。朱校长带了秘书和汤一兵参观位于嘉定的上海光机所。光机所副所长,著名的微波量子电子学专家黄武汉非常热情地带领他们参观了激光材料、激光器件以及激光核聚变等实验室,并作了详细介绍。调研工作结束后,汤一兵写了“激光在水下应用的进展与建议”报告上报朱校长。1965年5月朱校长找了基础部主任于骏民和汤一兵,要求立刻从物理教研室抽调人员成立“水下激光探测与显示”课题组,并要求将进展情况和存在问题定期向他报告。以后朱校长又提出了十六字:“先赶后超,赶中有超,逐步积累,(达到)国际先进”作为课题组开展工作的指导方针。

 

课题组成立后,组长是于骏民,副组长是汤一兵,程守洙教授是学术指导人。组员有陈英礼,范忠浩(电气),公丕莲(玻璃工),还有化学教研组调来的姚中栋,黄雍实等人。为了加强力量,又按朱校长指示,从工程物理系调来了政治业务俱佳的两位青年学生:谢绳武和张松祥,他们先在程先生指导下结合科研进行毕业论文,以后就留校参加课题组工作。一群年轻人,除了汤一兵以外,谁也没有见过激光,虽然经常为某一问题争论得面红耳赤,但大家相处很是愉快,工作也抓得很紧。当时的思路是:在交大开展水下激光探测技术分几步走。第一阶段是“练兵”,通过建立两台最简单的激光器:红宝石激光器和氦-氖激光器来熟悉激光;第二阶段是建立水光学传输特性实验装置,对我国不同海域的海水进行吸收散射等传输特性研究,找出适宜于水下传输的工作波长;第三阶段是建立相应波段的激光器;第四阶段是发展水下激光探测技术。作为第一阶段,我们着手把当时物理实验室的一台上海曙光厂早期生产的镀膜机加以改装,建立了气体激光管充气系统和布儒斯特角窗口封接装置,设计加工了光学支架等等。但我们很快知道,中科院上海光机所和上海硅酸盐研究所,上海灯泡一厂等已经成功地研制出有关的激光元器件,主要供他们自己使用。于是我们就根据自己进行的计算和设计,提出参数,请他们支援。我们先后从光机所得到了介质膜,从硅酸盐所张绶庆研究员那里得到了红宝石,从上灯一厂得到了He-Ne气体放电管和闪光灯。汤一兵设计了反射镜调节支架,谢绳武设计了聚光腔。范忠浩设计并制造了两台激光电源。我们把这些元器件装配起来,并摸索出了一套调整光路的方法。前后大概花了半年时间,获得了两种激光输出。当时学校要在1966年4月8日校庆举办科研成果展览,上海市领导也要来参观。我们的成果在送展之列。科研处提出,最好能表演一下,加深领导印象。范忠浩很聪明地提出:水下通信和陆上通信的区别是一个在水下,一个在水上,道理差不多,无非换个光源而已,可以先表演陆上通信。他并且表示可以把音频信号加载到He-Ne管的射频电极上(内调制)。这一想法得到了大家一致赞同。当时已是傍晚时分,我马上从家里拿来刚买的电唱机和唱片,范忠浩连夜就把它改装成调制信号源。展览会上,一曲歌剧“江姐”中的“红梅赞”歌声随着红色激光束从展厅一头传到另一头。很多参观者只听说过激光,从来没有看见过,更没有看到过激光传输信号。这一成果在展览会上成为热点,颇得大家好评。会后校党委书记余仁表扬了课题组,并指示要总结经验,立即转向水下激光研制。但不幸的是,随着文化大革命的开始,科研工作全部停了下来,仪器设备全部封存,全体人员从本部科学馆转到法华镇路基础部参加文革运动,以后又去奉贤钱桥乡接受贫下中农再教育。

 

1969年底,随着“抓革命促生产”号召的贯彻,科研工作又开始逐步恢复。1970年,汤一兵向当时负责学校教育科研工作的军宣队李明远队长汇报工作时,提出要把工作重点转移到筹建激光研究室,继续开展水下应用研究。李队长表示同意,要汤一兵尽快写出筹建计划及长远规划。三天后汤一兵完成报告上报。李队长很快就告知汤一兵,学校同意成立激光研究室,并已把二万元打入激光研究室的账号,作为启动经费。激光研究室以彩色电视会战小组和原物理教研室激光课题小组为基础,再吸收了基础部其他教研室的同志。后经六机部正式批准成立。当时校内实行军事化建制,每个系都是一个大队,激光研究室编为五大队五连,连长是汤一兵,下辖五个班:二班(班长徐高钺,张松祥),从事激光应用研究,重点是水下应用。他们直接承担水下激光设备的研制任务。三班(班长徐家齐,梁文彪)研究激光新材料,进行原料提纯和晶体生长。当时是用引上法拉制掺钕钇铝石镏石晶体。四班(班长蒋秀明)研制用于水下激光的激光器。五班(班长谢绳武,丁士豪)承担光学元器件设计和加工,如水下电视扫描镜鼓,晶体加工和测试,以及各种膜片(黄木贞)等。一班原指参加彩电会战还未回校的那些同志。以后成立了机加工车间,就称为一班(班长任秀英)。

 

当时我在四班,成员除我之外,还有赵家驹,应燕平,郭嘉荣,秦树艺,周修宗,王文珍,陆莲芬,景毓章,刘建华等。参加我们研制工作的还有中科院光机所凌君达副研究员。她是40年代交大毕业的校友,有长期从事微波量子放大器和激光研究的经验。在“文革”中她的丈夫,我国著名微波量子电子学专家黄武汉遭迫害致死,她自己也被隔离审查。刚从“牛棚”出来,就参加了我们的工作。她平时就住在交大集体宿舍,生活极其朴素。她教给我不少激光方面的知识,和她讨论问题常可产生不少新的想法。改革开放后,她到美国马里兰大学去工作,现已退休,定居美国。

 

当时根据国际上报道,水下激光窗口已经比较明确,绿光有较长的传输距离。产生绿光有多种激光器,其中掺钕钇铝石镏石倍频激光器可能是最有效的方法。我们四班的任务很明确:研制一台瓦级输出的倍频绿光激光器。具体分工是:蒋秀明总负责以及与整机的协调,赵家驹负责红外,陈英礼负责倍频,郭嘉荣,应燕平,秦树艺负责电源,周修宗负责机械。五班的黄苏伦加工激光晶体,王佩筠加工倍频晶体,黄木贞负责供应介质膜片。在设计以前,我们对器件的主要参数,如椭圆聚光器的几何参数(半轴和偏心率)对聚光效率的影响,灯和晶体棒以及冷却水套几何尺寸的匹配,YAG 棒的增益和损耗,不同输出耦合对红外输出功率的影响,倍频晶体相位匹配条件,倍频晶体厚度与最佳聚焦斑点大小对倍频效率的影响等物理参量,都经过计算或估算,有的还进行了分体试验,最后确定了各个部件的基本参数。当时我们的工作有两个特点。其一是参加研究工作的人员物理图像非常清楚,他们对自己要做什么以及该如何做是很明确的。蒋秀明经常组织会议,稍作政治“务虚”以后,就进行学术讨论。由凌君达、陈英礼、赵家驹等轮流做文献阅读报告,并介绍自己的体会和工作进展,报告后讨论,气氛很热烈,对于搞清楚物理图像很有帮助。最后由蒋秀明总结,布置下一步工作。这种工作方式在现在看来不足为奇,但在“文化大革命”中,“读书无用”、“知识愈多愈愚蠢”思潮泛滥,要坚持这样做是需要勇气的。这种做法对于推动工作的迅速进展起了很大作用。另一点是知识分子脑力与体力劳动相结合。图纸完成以后,教师自己到车间和工人师傅一起讨论,往往由于部件特殊,要和师傅一起定工艺,有时还要修改图纸。加工部件要经过若干道工序,教师从木模车间到翻砂车间,拿了二、三十斤重的铸件,再到动力车间借刨床刨平面,再拿到自己小车间车铣钻孔装配,直到拿到实验室做光学实验,都是自己亲自动手。郭嘉荣是当时组内为数不多的讲师之一(其他绝大多数人都是助教),身为高级知识分子,但经常蹲在地上检查线路。有一次从地下站起,头部不慎与导轨尖角相撞,顿时血流如注。另一件事,当时大家对于激光防护不是很注意,不习惯用防护镜,也常常一人单独调光路。有一天中午大家在办公室休息,赵家驹单独调试光路,不慎触动电源,以致视网膜穿孔,影响视力终身,大家都感到很内疚。赵家驹是一位非常值得我尊敬的同事,现定居美国,在迈阿密大学工作。他不但在科研方面作出了很大成绩,在教学方面也贡献良多。他开设的《光学原理》和《高等光学》课程,内容全面,讲课时以启发性的问题引导学生思考,把概念阐述得非常清楚,很受学生欢迎。历来是得到学生欢迎的一门课程。不少当年听过他的课,现在国外的校友,回国时都向我谈起过这门课对他们的影响。他们说,现今工作上的成就,颇多得益于当年打下的基础。

 

工作中经历了很多次失败。最初遇到的是泵浦灯(氪灯)的点燃问题。氪灯是上灯一厂特地为我们试制的,由我们研制电源。电源是一种高压触发的强电流工作的弧光灯电源。刚开始时上灯一厂与我们都没有经验,灯管的工作参数与电源不匹配,使用时不是点不亮,就是灯管爆炸。灯管炸了几十支,每炸一次灯,负责电源同志就总结讨论,其他同志就忙着重新磨光聚光腔,拿出去镀银,要忙乎一阵子。经过大家努力,最后终于使氪灯平稳地处于正常工作状态。另一个难点是倍频晶体的防潮介问题。当时采用的是碘酸锂、磷酸二氢钾一类水溶晶体,极易潮介。王佩筠当年刚从学校出来,她钻研技术,摸索出了一套加工工艺,完成了晶体加工。于1972年五一劳动节前夕获得连续YAG 器件的1.06微米振荡输出。接着同年党的生日前夕获得连续倍频0.53微米输出(当时都是赶在节日前献礼,所以节日前是日夜工作)。第一次获得红外激光时,没有用光电探测装置。先前的每次试验,都在激光器前放了一张蓝色复写纸,但总是不见动静。到底有没有输出,争论不休,于是考虑建立光电探测装置。但有一次打开激光器后,起初复写纸没有反应,习以为常,也不在其意,过了一会儿,有人发现复写纸上蜡熔化了,接着烧了一个洞,才知道已经得到红外激光输出,大家兴奋不已。做倍频光时,开始也是一个芝麻大小的绿光小点,直到一年以后才获得几十毫瓦的输出。无论是1.06微米或是0.53微米连续输出,我们都是中国第一家。

 

除了为二班提供绿光器件工作以外,我们还做了一些激光应用其他方面的工作。70年代中期,当时上海第二医学院生物物理教研室许松林向我们提出,建立一台输出功率数十瓦的连续掺钕钇铝石镏石激光器,用以探索1.06微米激光束与人体组织的相互作用以及可能的临床应用。这一装置由陈英礼和王琳为主(导光光纤由华东化工学院提供)完成,后送交二医,以后又在二医附属九院用于治疗血管瘤,效果极好。记得有一位从广州来的解放军病员,舌部患大面积血管瘤,说话饮食都很困难,广州的医生建议外科手术切除。他由人介绍来到二医,照射几次后,舌头恢复原状,而且表面平滑,说话饮食如常,病员极为感激。在中国,掺钕钇铝石镏石激光器用于临床,我们是首家,在全国影响很大。自此以后,基于掺钕钇铝石镏石激光器的各种医学激光仪器不断涌现,现已成为激光医学的主要设备。不过遗憾的是,中国目前绝大多数钇铝石镏石医用激光设备都是从国外进口的,而在国内市场推销这些设备的主力大都是我国高校光电子专业毕业的高材生。

 

在倍频晶体方面,早期所用的倍频晶体都是单轴晶体,相匹配计算比较简单。但随后大量新的非线性晶体出现,这些晶体大多是双轴晶体,计算远比单轴晶体复杂得多。人们对于如何有效地使用这些晶体不甚了解。谢绳武把全部晶类,根据其点群对称性计算了双轴晶体多波相互作用的最佳相匹配,为合理使用双轴晶提供了理论依据,对于推动我国非线性晶体的生长和使用起了重要作用。大量非线性晶体生长和应用的研究工作,如中科院福州物质结构研究所,山东大学,天津大学等单位都利用他的计算结果,在全国有很大影响。

 

二班的工作主要是建立水下激光观察设备。先后有徐高钺、张松祥、殷琢豫、顾祖翰、蒋玫玲、华伟亢、顾振达、方书淦、郭宪明、胡齐丰、谢绳武、奚碧瑾、施家良、董明达、朱亚军、梁文彪、胡宝礼等人参加,他们分别承担了方案论证,总体设计,光机电分体设计与制备,安装调试等工作。在开展激光水下传输特性研究的基础上,围绕激光水下探测技术,进行了各种水下目标显示方案(包括距离选通技术)的比较。比较了克服激光后向散射以及提高信噪比能力方面,各种方案的优缺点,并考虑了实现方案的现实性。经过多次论证和实验比较,最后采用了激光扫描和几何分离原理相结合克服后向散射的方案。

 

在研制过程中,当时的海军驻交大军宣队孙公飞政委对我们鼓励很大。在交大游泳池进行了第一次水下试验,观察目标距离是5米。虽然观察距离只有5米,但孙政委很高兴,鼓励大家说:第一架飞机刚发明时,高度只有几米。但只要能够离开地面,就是飞机了。他希望大家好好干下去。他的话的确给大家鼓舞很大。以后进行了不断改进,先后研制了三代样机:原理样机,实验样机和使用样机,利用样机进行了阶段性成果推广。如东北小丰满水电站和密云水库水下拼件部分的检测,黄河上游龙羊峡水库、浙江小水库水坝的水下观察。南京长江大桥桥墩因船舶碰撞而受损,此事引起国务院高度重视,经我们用水下电视系统检查,判断无严重受损。我们的系统还参加了二次大战期间沉没于我国东海海域日舰阿波罗号的打捞,都取得了较好效果。该项目获全国科技大会重大科研成果奖。但遗憾的是,这一成果最终未应用于海军艇。系统安装在艇上进行实地调试后,终因设备的可靠性和图像质量等未能达到实战要求,而未被采用。

 

除开展激光在水下的应用外,二班还开展了激光高分辨率图像记录仪(胡齐丰等),激光多普勒测速仪(胡齐丰等),激光船模轨迹仪(徐高钺等)等研制。但以后随着人员的变动和其他种种原因,激光技术应用的项目没有能够继续下去,这是非常可惜的。

 

物理系复系之后,方俊鑫教授来交大工作,开拓了光学学科新的研究方向。方俊鑫教授是国内一位著名的固体物理学家,但对光学也有很深的造诣。早年在交大工作时,研制成功了国内第一个X射线管,打破了外国的禁运。他来交大后提出:交大办光学专业,应该有自己的特色。他认为交大的光学学科要与凝聚态物理密切结合,他建议的研究方向是光与物质,特别是光与凝聚态物质的相互作用。具体地讲,就是导波光学与集成光学。他在长时期的思索中形成了一个想法,他认为:光在介质中的传播,特别是在光波导中传播时,是有别于真空。光与固体元激发相互作用的结果产生了Poariton。他称之为杂交光子,即既非光子又非元激发,但又同时具有这两者的性质。他希望凝聚态和光学两个学科结合起来,能对他的这一想法在理论上和实验上得到进一步阐明。另一方面,自70年代初高琨博士提出低损耗光纤概念以后,1976年美国第一个光纤通讯系统投入运行,光纤通讯在国际上成为热点。在中国,中科院福州物构所和上海硅酸盐所已成功地在国内研制出光纤,上海建立了第一条光通讯系统。当时认为,70年代初由集成光学之父田炳耕博士提出的集成光学代表着未来光通讯中光器件的方向。未来光通讯中光器件将以波导形式出现,而且有源器件和无源器件有可能集成在一块波导上。集成光学在国际上已经取得了不少进展,而在国内尚在起步阶段。方教授认为交大应不失时机地开展集成光学研究工作。导波光学和集成光学互为依存,互相促进,既有理论,又有实验。经过长期努力,就能形成交大光学学科的特色。

 

为了开展集成光学研究,当务之急是要把集成光学实验室建立起来。当时陈益新作为物理系建系骨干,刚从电机系调入,他勇敢地将此重任挑了起来。在“文革”中交大曾经建立了一个集成电路实验室,在科学馆,叫元件车间。他把它接收过来,包括房屋、设备,技术骨干赵小林、戴庆元,管理人员翁秀珍,工人戴培兴、李美、缪洁华等12人也一起调入,朱美华调入该室担任党支部书记。他们组织人力,将里面的净化室、涂膜机、扩散护、光刻等设备一一予以修复,建立了固态电子学实验室。方教授看了以后,表示满意,认为初具规模,可以开展工作了。作为第一步,他希望在交大实验室里先做成一块介电晶体的光波导(方教授一直不主张交大搞半导体有源波导,这一想法的影响一直延续至今), 能够做到使光束在波导中传播几个厘米,就可以进一步开展光波导器件和导波光学的研究工作。当时方教授把这一任务交给了陈益新和陈英礼。我们这几个人,包括方教授在内,除了文献中照片之外,谁也没有见过实际的光波导,(后来我们知道中科院长春物理所于荣金小组已于70年代中期制备成了中国第一块铌酸锂光波导,我们只能算第二家)。由陈益新负责光波导制备,陈英礼负责光的耦合和测试。采用的是真空蒸镀钛膜,然后扩散的方法制备波导,利用棱镜耦合实现光的传输。这在今天,是很普通的技术,而在当时做起来也颇费周折。当时并不知道何处可以得到金红石棱镜材料。于是去硅所找唐元汾,他记得曾为一家单位制备过金红石晶体,但不是为集成光学用的。他慷慨地打开抽屉让我找,在他放满了各式各样晶体的抽屉里,找到了几片用剩的金红石边角料。正好我们实验室有一台丹东生产的X-射线衍射仪,于是就到材料系,查到金红石不同晶面X-射线衍射的数据,利用X-射线衍射方法来精确地判断晶面方向。光学加工由谷正太负责。当时光学加工车间在北二楼,X-射线衍射在教三楼,谷正太不厌其烦地一日数次奔走其间。他磨好以后,我在衍射仪上测方向,再决定那个地方需要再磨掉一些,如此反复,终于做成了耦合棱镜。又请长春光机学院来的于国英做了一个耦合支架,经过一个多月的紧张工作,陈益新也做好了波导,我们两个人就在激光实验室里做实验,当棱镜转到计算的角度,把螺丝拧紧,突然看到了m-线,两人非常兴奋。请方教授也来看了,确认光已经在波导中传播。交大的集成光学,有了一个开头。

 

不久陈益新去美国圣地亚哥加州大学张慎四教授处当访问学者,他不时把看到的先进的东西写信回来。而国内的研究工作则由陈英礼、许政权和李劬继续进行。一年以后陈益新回国,作为学术带头人,他带回了国际上的最新信息。此时学校得到世界银行贷款,物理系对集成光学很支持,用相当数目的经费支持集成光学,添置了反应离子刻蚀、扫描电镜电子束写入、表面轮廓仪、射频溅射仪等设备。稍后又在日本大阪大学的帮助下,使扫描电镜增加了电子束制版功能,这些设备当时在国内是最先进的。而集成光学实验室的人员也在不断扩大,有教师和实验人员30人。先后培养了研究生近百人,承担了一批863和

其他重要项目。这些项目有:空间光调制器(陈益新,陈雷)、4×4铌酸锂波导光开关(龚小成,沈启舜)、波导AD 转换器(李保贞,阮丽贞,沈荣桂)、声光波导器件(徐敬舆)、频谱分析仪与程差透镜(许政权)、光波导调制器(金国良)、离子交换玻璃光波导(方三摩)等。项目总经费达到每年200多万,一个学科有如此多项目,这在当时各高校光学学科中是不多见的。当时交大的集成光学研究,在国内外学术界有相当的影响,这一领域的国际著名学者,如田炳耕、蔡振水、张慎四、Tada、Namba、Nishihara 及Sasaki等多次访问交大,并建立了密切联系,进行了学术合作和交流。陈益新多次应邀作为集成光学国际学术会议节目委员会成员,或作为发起人主持会议。在国内,他是中国光学学会集成光学专业委员会发起人之一,并担任副主任委员至今。可以这样说,交大的集成光学对中国集成光学的发展,起了开拓和推动作用,亦培养了大量集成光学人才。

 

在导波光学方面,光学学科也开展了一些有意义的工作。导波光学是光纤技术和光波导器件的理论基础,是70年代刚兴起的一门新学科,当时国内对它了解甚少。方俊鑫教授于1978年首先在国内举办导波光学讲习班,学员除本校师生外,还有国内各兄弟院校、研究所和工业界的技术骨干,对于普及导波光学,推动光通讯和光器件的发展起了重要作用。以后杨傅子、曹庄琪在方教授讲义的基础上,出版了《光波导技术的物理基础》一书,现是国内各高校相关专业的重要教材。

 

在研究工作方面,杨傅子、曹庄琪在方教授和盛虞琴指导下,开展了金属覆盖介质波导研究。在众多的光波导器件中,有相当一部分具有金属覆盖形式(如电光器件,半导体激光器件),人们对多层介质波导中光的传输研究比较透彻,而对于金属包覆形式下的传输认识不很充分。当时普遍认为,表面等离子波只能存在于介电系数符号相反的材料中,但杨傅子、曹庄琪经过分析,认为这一结论在强吸收介质中可能不再成立。限于当时国内计算机和实验条件,这一想法没有得到证实。不久杨傅子到英国Exeter大学当访问学者,向导师谈了想法,导师也将信将疑。杨傅子利用该校实验室的计算机进行了计算,在输入相关数据后他离开了实验室,第二天上班得到的结果证明了这一想法,以后他又在强吸收介质中用实验证实了这一结论。这一工作在国际导波光学学术界有较大影响,人们称这种情况下的表面等离子波为“傅子模”。在国内,曹庄琪根据国内已有条件,也开展了不少有意义的工作,取得了重要结果。

 

在波导中的非线性光学方面,李劬、陈英礼和他们的学生华一敏、陈险峰等对各种不同材料,不同结构的光纤和平面波导中的各种非线性效应进行了详细的研究。光纤和波导包括:单模和大芯径石英光纤,稀土掺杂光纤,氟化物长波长光纤,液芯光纤以及聚合物薄膜等。研究的非线性光学效应有:自组织二次谐波振荡及频率上转换,受激喇曼散射和超连续谱的产生,受激四光子混合和自诱导相位匹配,三阶非线性与光开关,光极化等,这些研究结果丰富了人们对光纤和波导中非线性光学现象的认识。

 

上述时期,上海交大的光学学科在全国有很大的影响。到我们实验室参观者络绎不绝,有的甚至模仿我们的技术路线,购买仪器设备清单也照单全抄。有一个笑话:有一次我遇到美国一家著名激光仪器公司负责亚洲地区销售的副总裁,他说感谢对他们公司产品的推荐。我说我并没有向任何人推荐过你们的产品。他说刚接到中国一所大学要求报价的信,信中不但设备型号和全部附件与交大相同,而且把交大购买仪器的出厂编号都写上了。

 

这一情况不久就发生了变化。到90年代,学科的发展遇到了严重的困难,原因是多方面的。上海交大的激光技术和集成光学研究之所以在全国一度领先,有它的历史原因。由于朱物华院士和方俊鑫教授敏锐的学术洞察力,很早就提出了学术方向和工作目标。我们的研究工作在全国起步早,得到成果也早,当然学术影响也比较大。到了后期,竞争非常激烈。在信息时代,又有哪个高校不搞光学?可以说是:到处激光,遍地光纤。我曾经和清华大学周炳琨院士聊天。我说,北方有些单位得到国家几千万的支持,也没见到对国家光电子产业有什么重要的贡献,光器件几乎都是国外公司的天下。他回答说,我们搞激光

的都知道,不到阈值,激光器是出不了激光的。清华尚且如此,何况我们?研究集成光学和光器件需要大量的投资,根据我们的财力,要想深入研究,已经是难以为继了。

 

另一个原因是人员的变化。方教授的去世的确给我们带来了很大损失。激光研究室主任徐高钺英年早逝,以后该室的很多人员相继调动工作或出国,以至不得不取消建制,上海交大的激光应用方面研究也因此基本停止。集成光学学术领头人陈益新奉调筹建磁记录介质信息存储中心(121工程),并带走了一批青年技术骨干。继后,由于美国硅谷光子产业的迅速发展,吸引了光学学科大量优秀青年出国。这一时期,光学学科青年教师出国学习并定居国外的人数不下二三十人。毫无疑问,他们在国外都很有成就,但对我们学科的发展影响却是相当大的。

 

根据光学学科当时的情况,谢绳武副校长决定将光学学科各教研室和实验室进行整合,打破室与室之间的界限,成立研究所,集中力量,力争在一两个方面有所突破,并任命本人为光学学科首席责任教授兼研究所所长。受命之初,我深感责任重大。当务之急,是要制止滑坡。我虽从事激光研究工作多年,但学术上并无重大建树,也没有在国外留学或工作的经历。然而我对光学学科感情很深,和教授们共事多年,我了解他们。他们在学术上都已成熟,知道自己该怎么做,用不着对他们说三道四。作为学科负责人,实际上就是做好两件事。其一是根据国际发展的动向和我们自己的能力去认定学术方向,组织教授们分别去做,做好协调工作;另一件事就是千方百计去打通渠道,争取经费。这两件事做好了,有一个宽松的学术环境,教授们觉得愉悦,学术上做出成果,自是顺理成章的事。

 

90年代中期,由于光通信技术的推动,国际上提出了光子学的概念。光子作为电子以外的另一种信息载体,有它不可替代的优点。但人们更想知道,有什么好的方法去克服它的不足。光子学中一个重要的内容就是如何去控制光,而且作为一门技术,希望找到低廉成本控制光功能的新型光子器件。很多情况下,光的控制是可以通过材料中的非线性光学现象实现的。出于以上考虑,我提出我们学科在一个相当长时期的研究方向是“基于非线性光学中新现象,新构思,新材料的新型光子器件”。这一方向既符合今后若干年国际上的发展,又考虑到我们学科原有的基础,也有理工结合的特点。这一想法得到了教授们的支持。当时李劬刚从意大利回来,在意大利期间,他参加了欧共体支持的一个项目,做了有机聚合物光开关的研究。曹庄琪对有机聚合物光波导已经思考了很久。一些有机聚合物是一种潜在的新型非线性光学材料,国内还不太有人注意。而且在初始阶段,开展研究,花钱不会太多。我们决定以此为切入口。在科研处邵传芳副处长的帮助下,我们取得了上海市科委的支持,开始了这一领域的研究。令人高兴的是,在教授们的努力下,目前我们光学学科在这个领域不断地取得成果,已在全国光学界取得了公认的领先地位。

 

关于经费,这是任何一个学术负责人都会感到烦恼的问题。建所之初,谢绳武副校长特批20万元作为实验室改装费用,使我们彻底告别了用导轨和橡皮泥做光学实验的时代。以后通过211和985工程项目,学校累计投资700余万元,购置了基本的仪器设备。实验室建设由夏宇兴具体负责,他对实验室建设有丰富的经验,在他主持下,带领一批年轻人,很快使实验室改变了面貌。教学实验室则仍由黄维实负责,每年要开出一批实验,工作很是辛苦。我的主要精力则在了解研究国际前沿发展动态,争取科研经费。不断地写项目建议书,申请表,接受评审,阶段小结,课题总结,申请专利,验收鉴定等等,特别重要的是要与经费管理部门沟通,这其中辛酸苦辣相信每个学术负责人都遇到过,这里也不必多言。不过我要特别感谢两位同行的支持。一位是上海市科委前总工程师徐国华先生,另一位是复旦大学信息学院院长陈良尧教授。徐国华对我们交大光学学科很是信任,不断地支持我们(当然,我们都是按质按期完成项目),并且帮助我们沟通与国家有关管理部门的联系,甚至还自己陪我们去北京汇报项目。陈良尧是一位纯粹的学者,他没有门户之见,他希望上海的光学界联合起来,发挥各自的优势,争取国家级的重大项目,真正为我国光电子工业做出贡献。由复旦物理系发起,在上海市科委支持下,成立了上海市应用物理中心,各高校和研究所都派代表参加,组成学术委员会,我代表交大参加了学术委员会。市科委每年立项的有关物理部分基础性研究项目就委托应用物理中心学术委员会评审。同时应用物理中心还组织了一些核心单位,主要是复旦,交大,光机所,技术物理所,冶金所等向国家科技部申报国家级的重大项目,如“攀登”,“973”项目等。我们每年都可以从这些渠道取得一定的支持。此外,我们和国家自然基金会也保持着良好的合作关系,我们的教授们信誉都很好,也比较容易得到支持。我们学科评为上海市重点学科以后,也可以从上海市教委得到为期五年的支持。另外,从“863”,国防科工委等也可以得到一些经费。总之,自从研究所成立以来,在大家的努力下,经费缺乏的局面已经有所改观。

 

光学与光子学研究所建所已经10年,我于2000年离任,由夏宇兴接任所长。他在研究所管理方面很有经验,在全国光学界也有较大影响。自他加盟交大以后,我们一直合作很好,配合默契。我们两人主持研究所工作以来,由于各位教授的支持和努力工作,交大的光学学科取得了很多进展,例如曹庄琪在导波光学转移矩阵理论和等离子表面波方面的工作,他和沈启舜合作,研制成功很多新的有机聚合物光波导器件,如反射型电光调制器,超窄带滤波器,梳状滤波器,高灵敏度的气体吸收传感器,高灵敏度振荡波传感器等,这些新型光子器件都不是别人发明的简单模仿,而具有自主知识产权。他和沈启舜发明的θ-2θ光波导参数测试仪现已为国内十多所高校采用。其他教授的工作也很出色。如李劬关于有机聚合物光极化机理的研究以及光纤中几何相因子的研究;夏宇兴的用于我国“神光”装置光脉冲整形与光谱均匀化技术的研究,陈险峰的关于任意畴反转结构中准相位匹配非线性光学现象研究以及纳米磁流体的光学性质及光子器件研究,金国良的关于高速光调制器和光开关的研究,王辉和钟晓霞在纳米光电子学光控自旋阀,纳米生物功能材料方面的研究,都是很有特色的工作。特别是我学科在导波光学方面研究,在国内仍保持很大影响,居领先地位,这与曹庄琪等一批教授的努力是分不开的。

 

回忆往事,引起不少思考。40年前,一群年轻人,胸怀报国之志,在艰苦的条件下,不计报酬,尽管生活清苦,却日以继夜,全身心地投入工作。他们为光学学科的建设,贡献了青春,奠定了光学学科的基础,这是可以引以自豪的。但是由于环境条件以及学术水平和认识上的限制,很多事情想做而没有做成。一些很好的项目,起步甚早,但却半途放弃,而其他单位却在我们基础上,做出了成果。在知识创新和成果转化方面,特别是为我国光电子产业作出贡献,留下了不少遗憾。所幸的是,近年来随着学校投入的不断加大和教授们的努力,光学学科的确在不断进步。在李家明院士和夏宇兴教授的领导和培养下,新的人才不断涌现,如陈险峰,詹黎,王辉,钟晓霞,罗售余,王长顺,陈玉萍等年轻人都是很有希望的人才,足以挑起光学学科建设的重担。相信总有一天,我校光学学科会成为具有一流水平的学科。

 

选自 《上海交大百年物理》, 上海交通大学出版社, 2006

Posted in 物理 | 5 Comments

季向东这个垃圾竟然成为院士候选人了

前两天公布了今年的院士候选人,看到了几个比较熟的名字。说实在的,都不怎么样。因为认识不少物理的老院士,曾经对于院士有一点尊敬。尽管在老院士的同龄人中,学术水平超过院士的人很多,人品和学问均高于同龄院士的学者也很多,但当选为院士的人在人品和学问上大致还是在他们的同龄人中能够排到比较靠前的那一批。

在我的同龄人中,已经有若干院士。因为经历差不多,又是同行,几斤几两还是比较清楚的。有几位学问还不错,也有几位人品和学品比较差,但特别善于经营的。

今年的候选人,有点让人大跌眼镜。季向东这个垃圾竟然在列!!

季向东是2009年应聘上海交通大学物理系系主任而正式进入交大的,但实际上一直脚踩多只船,既是上海交大的物理系全职主任,又是马里兰大学的全职教授(后来成为70%教授),还是北大的一个中心的主任。当然,这样脚踩数只船的老千(千人计划学者)不止季向东一个。2009年就号称全职上海交大的季向东,至今还在马里兰大学领薪水: http://salaryguide.diamondbacklab.com/#/salGuide

季向东担任物理系主任后,在时任校长的无原则支持下,对物理系的祸害令人发指,至今没有清算。其中最大的,当属对于本科教育的破坏。在季向东成功地把几位负责任,有正义感的副系主任逼迫下台后,立刻把系教学指导委员会从指导地位变成一个执行机构,一批教学经验丰富的老师被替换成了一批年轻教师。接着,季向东就开始随心所欲地改变教学计划,而把经过教学委员会反复论证的原教学计划完全丢弃。在其任职的五年中,从第二年开始,每年一个新的培养计划,其结果是在校的四届学生执行着四种不同的培养方案和教学计划。最多时,有三个年级同时在开设量子力学。其直接后果就是这几届学生的物理训练严重不足。耽误了几届学生,误人子弟。

季向东在交大物理系的表现,十足是一个人品低下,霸气十足的垃圾加恶霸。这样的人,竟然也成为院士候选人了。我的对于院士群体残存的一点点尊敬也就此彻底没有了。无论季向东能否当选,院士作为一个群体,至少在我的心目中,差不多是垃圾站了。虽然这个群体中还有一些值得尊重的人,群体的外面也有一些值得尊重的人,但作为群体,已经完全不值得尊重了。

季向东是美国人,当年从中国籍变为美国籍。现在,发现中国有钱了,又变回中国籍了。当然,季向东不是第一个这样做的,有施一公这个榜样。两次叛国,人品自然不会好到那里去。

Posted in 物理人物 | Leave a comment

软物质

原文在新浪博客

 

“软物质”这个词, 大约是第一次由Pierre-Gilles de Gennes(中文早期翻译为德.让纳, 最近看到翻译为德.热纳, 还有人翻译成热纳)明确提出来的. 他在1991年获得诺贝尔物理奖之后, 所做诺贝尔讲座的题目就是”Soft Matter”, 这个讲座的内容后来发表在1992年的”科学”(Science 256 (5056), 495-497 (1992))和”现代物理评论”上(Review of Modern Physics 64, #3, 645-648 (1992)).

软物质和软物质的研究并不是在德.热纳提出这个名词之后才有的, 实际上, 这个名词的提出, 是这样一个非常广泛, 非常有趣的研究领域开始走向成熟的标志. 在此之前, 有关软物质的描述中用的最多的词是”复杂流体 (Complex fuids)”,  这个词目前仍然在文献中广泛使用.

众所周知, 流体是很复杂的, 学习和研究流体力学需要一定的牺牲精神和冒险精神. 如果在已经非常复杂的流体前面加上复杂两个字, 很容易吓走很多学生. 另一方面, 软物质是个没有深浅, 而且很女性化的名词, 表面看上去有一点神秘, 但更多的是一种亲近感和探索的冲动.

给”软物质”这个词一个确切的定义并不容易, 事实上, 对于科学研究和探索的自然现象,给以一个如”软物质是研究xxxxxxxxxx的科学”这样的定义, 对于研究本身就是有害的. 当前, 政府和各级科学管理机构都提倡交叉学科的研究, 但是, 很多交叉学科类的研究项目却很难得到基金的资助, 与各个学科都具有这种形式的定义不无关系. 但无论如何, 我们应该解释这个词. 粗略的讲, 软物质包括了两个方面, 一个是她的复杂性, 另一个是她的易变性. 这两个方面又是互相联系在一起的. 物理学家喜欢简单的东西, 在很多场合, 我们能够听到”简单就是美”这样的表述. 学生学习物理, 往往是从质点, 刚体学起的, 这都是一大类宏观物体的宏观表现的简单抽象. 然后, 学生会学到理想气体, 会学到计算一个导体球或电介质球周围的电场分布, 学到计算一个振动着的点偶极子的推迟势和辐射角分布(据说现在很多物理系的毕业生和研究生不会算这个东西, 这是有点悲哀的), 学到解氢原子的定态薛定谔方程等等.  然后, 我们会在解出来的东西上面加一点别的东西, 看看这点东西的效果和影响. 这样, 我们得到了很多有用的结果. 例如, 比刚体多一点, 叫做弹性力学, 是说每个构成弹性体的质点可以在其平衡位置附近稍为活动活动; 比理想气体多一点, 叫做”实气体”, 是说每个气体分子基本上是自由的, 相互之间有一点点作用. 有时候, 一些表面上相互作用很强的个体, 如果把他们重新组合一下, 就会得到一些差不多是理想气体的东西, 这个东西的每一个个体叫做”元激发”或”准粒子”, 在他们的基础上, 再加上一点点相互作用, 也就到了基本上是理想的状况. 处理这样一些问题的理论方法基本上是一样的, 叫做微扰论或者摄动理论. 而软物质的研究对象是高分子, 胶体, 表面活化剂, 酶, 液晶这样一些对象, 对于这些物质, 我们找不到一个像理想气体的东西做为研究她们的出发点, 她们一上来就是复杂和神秘的. 对于上述的这些研究对象, 每一种又都是非常容易改变的. 很小的外界作用常常会导致非常大的变化, 橡胶高分子液体中加入少量的硫, 就得到了看上去是固体的橡胶, 液晶显示器中的液晶分子, 只要非常小的能量, 就可以维持分子的不断翻转. 豆浆中加入少量的卤水, 就变成了豆腐. 这种变化, 看上去是非常大的, 如果我们不熟悉这些现象, 不是已经习以为常, 我们看到这些小影响导致大变化的时候, 我们大概会为她们的易变性而发疯. 这种复杂性和易变性是软物质的重要特征, 也决定了她的长期的, 引人入胜的, 吸引人的魅力.

注:软物质的易变性指的是软物质的抵抗力比较弱, 变化通常也是非线性的, 但系统变化的方向和大小还是可以知道的, 当然是在对她有了深入的了解之后. 软物质的研究对象基本上都是属于化学, 化工, 生物等学科, 物理学在这个领域基本上是个外来者, 同时, 物理学的研究基本上还处于自我满足(差点用了一个不文明的词)的阶段, 包括De Gennes的很多工作, 对于软物质的应用所起的作用很小.不过倒是有一些有趣的故事, 我在德国有个朋友, 原来是一个化妆品公司的RD人员, 学化工的, 后来老是想更深入地了解化妆品,就到一位做软物质的教授那里拿了个博士,目前做的很带劲,只是收入大减.

Posted in 物理 | Leave a comment

关于施士元先生的一些八卦

我的大学毕业设计是跟施士元先生做的,那已经是25年前的事了,当时施先生大约75岁左右,鹤发童颜,思维敏捷,是我们崇拜的对象。现在,施先生差不多100岁了,这两年没去看望他老人家,不知身体状况如何。下面是一些关于施先生的道听途说的故事,没有核对和考证过,细节上一定有出入。

10d235b0dc9.jpg

施先生是清华首届物理毕业生,同期毕业的还有周同庆,王淦昌二人。据说毕业时三人中施先生最强,王先生最弱,但后来的成就王先生最大。施先生是居里夫人的研究生,在居里夫人的指导下得到了博士学位,专业是实验核物理;回国以后,长期在中央大学(南京大学的前身)担任教授,著名物理学家吴健雄博士是施先生的学生。施先生回国太早,当时国内实验条件太差,他老人家就改行做凝聚态了,不过也没有丢掉核物理。全国大办原子能时,施先生又回头作核物理,但不是做实验,而是做理论。
施先生曾经翻译过一本< 角动量理论>的书,署名是他的笔名万乙,这本书对国内核物理人才的培养可是起了大作用的,(另一本起过关键作用的书是于敏教授和杨立铭教授写的,书名原子核理论,署名 夏蓉,据说署名的来源是该书是于先生和杨先生在某年的夏天在成都的一个讲习班上的讲稿发展而成,这本书大四时读过,是我离开核物理的重要原因–吓跑了)。
按照施先生的资历和成就,当选院士(那时叫学部委员)是没有问题的,可是施先生连博导都没有当上过。其原因也很简单,上世纪的70年代末,施先生应该坐在第一排对后辈的工作指点一番,这样就一定能当院士,可是施先生非要上台表演,结果演砸了。据说是砸在IBM(这个IBM 不是卖电脑的公司。IBM==THE INTERACTING BOSON MODEL。翻译出来可以称为相互作用玻色子模型,是核理论的一个很流行的模型,现在还有人在研究)上和英文上,施先生英文很好,脑子很快,当时IBM很热,施先生很快看了一些文献,在很多人还在抱 着字典啃论文的时候,就提出了自己的理论。可惜,他的理论是错的,当时他的一些学生等都希望施先生不要去讲他的理论,但施先生坚持要讲,后来通过钱三强教授(钱三强是居里夫人的女儿的学生,算是施先生的晚辈)的安排,在中国物理学会的庐山会议上做了一个大报告,奠定了施先生上不了院士的基础。
施先生非常聪明,兴趣也非常广。1980年左右,他又开始研究生物物理,研究红血球在人体中的运动问题,也研究生物大分子的电子结构,用CNDO(CNDO 是量子化学的一种近似计算方法,在计算机速度不是很高的时期曾经非常流行。)还做过一些计算。而且,他一直不遗余力地推进中国的加速器建设。再后来,施先生在风湿病变得越来越厉害的时候,练习钢琴,以保持手指的活动能力,据说达到了可以上台演奏的水平。更后来,关节变形比较厉害,钢琴不能弹了,他又开始学画,画了很多中国意境的西洋油画,还办过画展。两年前去看望老先生,他还让我把他的画一幅幅拿过来,他给我解释画的意境,可惜我是画盲,收获很少。现在,施先生快百岁了吧? 上次看望他时,除了关节严重变形,行动困难之外,耳不聋,思维仍然非常清楚,反应敏捷,只是记忆力差了很多,聊了一个多小时,开始聊的一些问题到后来老先生已经不记得了。
施先生不追求名利,晚年自得其乐,是我辈的楷模。
附注:最近查了一下, 施先生生于1908年3月18日,今年98岁。1933年回国担任中央大学物理系教授,时年25岁,可能是当时中国最年轻的教授。找到一幅施先生晚年的照片,放在前面。

Posted in 旧文存档, 物理人物 | Leave a comment

网络和图论

原文在新浪博客

网络这一阵很热. www网在很大程度上改变了人们的生活方式. 细胞可以描述为由化学反应连接的网. 电话网, 文章的引用等等, 都可以用网络描述. 对于网络背后的基础, 知道的人并不多. 网络的基础之一就是图论, 大数学家欧勒很久以前就研究过. 图论好像是计算机科学的必修课, 但学习计算机技术的是否修这门课就不得而知了. 现在很多地方对于掌握计算机技术的定义好像是会用Windows就行, 哪自然是用不着学习图论的.

其实, 经典的图就是一对集合的集合, G=(V, E), V是一些顶点的集合, E是连接某些顶点对的边(线)的集合. 图在理论物理中很有用, 费曼当年做量子电动力学的微扰论, 就靠画图, 结果往往一个晚上就能算出别人花半年才能算出的结果. 后来搞清楚了, 按照某种规则画的费曼图和微扰论级数完全对应, 证明这一点的是戴森, 一个英国的数学家, 当时在普林斯顿高等研究所, 此后, 戴森就成为理论物理学家了. 由于戴森的证明, 画图的费曼, 利用泛函的薛温格和一个使用正统工具的日本人合得了炸药奖.戴森则一直没有机会去斯德哥尔摩去过把得奖的瘾. 后来, 戴森就改行写畅销书了. 其实, 薛温格的泛函就是费曼的图的生成泛函. 在统计物理中, 非理想气体的微扰论也是图论, 配分函数就是买厄图的生成函数, 自由能是连接图的生成函数, 而热力势是不可约图的生成函数. 李政道先生的《统计力学》把这一部分讲的非常精彩, 可惜现在的大学, 研究生的统计物理都不学这些, 只算算第二位力系数就糊弄过去了.
在复杂网络研究中经常用到随机图论, 通俗地说, 就是让E中的线随机地和V中的点对连接. 这方面开创性地工作是Erdos和Renyi两位匈牙利的数学家做的, 时间大约是上世纪的50年代末60年代初.他们最早考虑的是N个顶点, n条线, 每对点被连接的几率相同. 所以图的总数就是N(N-1)/2 个顶点对中取出n个对的方式, C(n, N(N-1)/2), 每个图出现的几率都相同.
另一种随机图的定义是说每一对点被连接的可能性(几率)是p, 这样, 如果给定了N个点, 连线则是一个随机变量, 它的平均值(数学上好像叫做期望值)是p(N(N-1)/2). 显然, 得到一个n条线的图的几率就是 p^n(1-p)^{N(N-1)/2-n}.
图也可以 用矩阵来表示, 如果给N个点编号, 例如从1到N, 我们就可以对每一个特定的图写出一个矩阵, 如果点i和j相连, 则对应的矩阵元取1, 否则取0. 这样, 就可以建立图和矩阵的一一对应关系. 代替研究图, 我们也可以研究这类矩阵.
描述图需要几个特征量, 一个是它的度(degree). 如果与某个顶点连接的线有k条, 就说这个顶点的度是k. 对于由有向线连接的图, 还要区分入度(in-degree)和出度(out-degree). k 的分布则给定了随机图的局域连接的状态. 第二个重要的量是图的直径. 如果我们取每一条线的长度是单位长度, 图中的任意二个点可能直接连接, 我们说这两个点相距为1; 也可能通过别的点间接连接, 其距离是从其中一点到另一点的最短的路径上的连线数; 当然, 也可能不连接, 那它们之间的距离就是无限大. 互相直接或间接连接的点构成集团, 一个集团中任何两个点之间的最大距离定义为集团的直径, 而一个图的所有集团的直径中最大的那个则定义为图的直径. 随机图的直径一般都很小. 第三个特征量是成团系数, 如果图的一个顶点有z个最近邻顶点, 这些最近邻顶点可以构成z(z-1)/2个可能的对, 这些对中平均来说有y个被连接, 则y与可能的对的数目之比为成团系数.
SCI这几年在我国的科学界炒的很热, 其实, 论文的引用就是一个简单的网络. 在某个给定的集合中每一篇论文是一个顶点, 而引用构成连线. 这个引用的网络是有向的. Redner研究了ISI的783339篇论文和Physical Review D 1975—1994年间的24296篇论文的引用网络, 发现一篇文章被引用k次(in-degree)的几率符合幂次规律, 并发现这个指数大约等于3.
一种非常有趣的网络是所谓的小世界网络,在最近几年,这是研究的热点之一。其中特别著名的一个早期的关于小世界网的例子是所谓的6度分离。在世界上随便找两个人,通过这两个人的熟人建立联系,平均说来,中间需要6个人。6是个很小的数字,这个结果有点出乎预料之外。但是,如果你在坐火车的时候喜欢闲聊的话,你会经常发现你的邻座竟然认识一个你的朋友,这其实就是6度分离的一个例证。
Posted in 旧文存档 | Leave a comment

访问宁夏大学

这是两年前写的,发在这里,以为留档。宁夏大学的物理实验室这两年有非常大的改进,这是让人高兴的。
做为教育部指定的东西部对口支援学校, 为了了解宁夏大学的实际情况和探讨支援的办法, 我们系里几位老师访问了宁夏大学. 此前, 我个人曾访问过几次. 我是做理论的, 前几次都没有看实验室, 也很少关注教学等方面. 这次几位老师参观了宁夏大学物理与电气信息学院的物理教学实验室, 同他们的教学老师座谈等, 非常震动. 由于投入严重不足, 教学, 实验的仪器等非常落后, 很多实验根本开不出来. 但另一方面, 10年前世界银行贷款买的一些很好的设备从来没有真正使用过(没人会用), 在教学设备的采购上, 现在教育部的拨款采用的是政府采购方式, 浪费很大, 基本上有一半用不上或不适用. 看来, 东西部的大学之差别比东西方还要大, 开发西部, 刻不容缓.
宁夏中部, 包括银川, 是西北最富饶的地方之一, 黄河从这里流过, 只有水利, 没有水患. 银川很漂亮, 也很干净. 这里目前工业很少, 污染很少. 但最近几年市政建设很多, 不知当地政府的打算, 如果为了引资而引入污染工业, 那就毁了这个赛上明珠. 银川的生活节奏比较慢.
在银川喝了很多贺兰山干红, 干白. 这是银广厦出的一种葡萄酒, 葡萄也是他们自己种的, 产于沙漠, 质量很好. 弟弟在这个厂当电工, 所以可以喝到免费的酒. 由于前几年银广厦作假帐, 名声搞坏了, 这个酒又没有广告, 知道的人很少.
西部大学的实验室,特别是教学实验室的建设, 应该立足西部的实际情况. 如我说的那些设备(如NMR), 做为教学实验室的设备, 其实西部大学并不需要. 而建设一个很像样的物理教学实验室, 需要买很多东西, 开发很多东西, 但花钱并不多, 一台NMR的钱也就差不多了. 问题在于, 学校很难拿出这笔钱, 而外来的支援有很多附加条件, 包括买谁的东西, 买什么等.
我们实验中心的几位老师正在帮助宁夏大学物理实验中心做一个具体的改造方案, 这是一个我们自己也没有试过的方案, 因为宁夏大学校方能够提供的经费大约20万RMB, 我们希望最大限度地发挥这点投入的作用, 使他们的实验室有本质上的
改变. 当然, 我们也打算送一些我们自己开发的实验设备. 宁大的学生给我们的感觉是淳朴, 好学, 守纪律. 去 访问的几位老师都很感动. 通过实地访问, 几位老师都感到面对这些学生, 我们有义务设法改变他们的学习条件.
支援西部, 我想有两个方面, 一是改变西部人的思想观念, 适应市场经济, 这个需要一个长期过程, 也不是我们这些老师可以做到的; 二是在具体事情上, 实实在在地解决一些问题, 我觉得, 我们实验中心如果能帮助他们提高实验教学的质量, 注意到每年有2000–3000人会在这个实验室训练, 这些学生的大部分将在宁夏就业, 其作用还是有的. 做为老百姓, 我们能作, 而且一定能够做好的, 就是在具体问题上的实实在在地帮助.
贺兰山干红的市场价大概是30-40RMB, 口味确实不比法国的差, 但国人目前大多不喜欢喝干红(有点涩), 更喜欢10元一瓶的勾对葡萄酒.
Posted in 旧文存档 | Leave a comment