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98歲中科院院士洪朝生去世:我國低溫物理開創(chuàng)者
關(guān)鍵字:1936年,洪朝生考取了清華大學(xué)物理系,但篤信“工程救國”的父親堅決反對他學(xué)物理而令其轉(zhuǎn)入工科,并以不提供學(xué)習(xí)費用相脅。無奈,他只好轉(zhuǎn)入工學(xué)院電機工程系。1937年抗戰(zhàn)爆發(fā)后,清華南遷至長沙,他曾和同學(xué)商議好奔赴延安,后因交通封鎖等原因,未能成行。1938年,學(xué)校再度南遷,他隨學(xué)?!跋媲崧眯袌F(tuán)”步行三千余里至昆明,就讀于西南聯(lián)大。1940年聯(lián)大畢業(yè)后,他又在該校電機系做了4年助教。
1938年,湘黔滇旅行團(tuán)第二大隊一中隊一分隊隊員合影(前排左二為洪朝生)
1944年,洪朝生同時通過了庚款留英和留美考試。他接受范緒筠老師的建議,于1945年赴美國麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)電子物理學(xué),1948年獲博士學(xué)位。后入普渡大學(xué)作研究。
其間,洪朝生在半導(dǎo)體鍺單晶低溫運輸現(xiàn)象的實驗中,發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)能級上的導(dǎo)電現(xiàn)象,形成雜質(zhì)導(dǎo)電的概念,這一工作引起了國際上對無序系統(tǒng)電子輸運機制的探索,其所發(fā)表的論文引用壽命長達(dá)60余年。
在美期間,洪朝生還積極參加了“北美中國學(xué)生會”和“留美科協(xié)”的進(jìn)步學(xué)生活動。新中國成立時,正在普渡留學(xué)的他心潮澎湃,按照《華僑日報》轉(zhuǎn)載的五星紅旗圖樣和制法說明,在坐標(biāo)紙上精心繪制了五星紅旗圖樣,以表達(dá)對偉大祖國的熾烈情感。
新中國成立時,正在普渡大學(xué)留學(xué)的洪朝生心潮澎湃,在坐標(biāo)紙上精心繪制了五星紅旗圖樣,以表達(dá)對偉大祖國的熾烈情感。
在普渡大學(xué)期間,洪朝生與清華大學(xué)聯(lián)系,了解回國后從事哪方面的研究工作為宜,得到錢三強、彭桓武兩位先生的回復(fù)說,低溫物理很重要,我國也應(yīng)開展這方面的基礎(chǔ)研究,并建議他再去西歐一年,以增長低溫物理方面的見識。于是,洪朝生進(jìn)入以著名物理學(xué)家昂內(nèi)斯命名的荷蘭萊頓大學(xué)低溫實驗室,從事超流氦實驗研究。
洪朝生在普渡大學(xué)所取得的成就得到室主任哈洛維茲的高度認(rèn)可,他多次挽留洪朝生繼續(xù)從事該項研究,并允以加薪等條件,及至洪朝生到荷蘭后,仍多次寫信動員其重返普渡,后利用與洪朝生同時參加國際低溫會議的機會,又一次反復(fù)勸說。與此同時,洪朝生的才華也得到著名物理學(xué)家莫特的賞識,他熱情邀請洪朝生到他所在的英國利物浦大學(xué)跟他一起做位錯理論研究,這對于對物理理論研究情有獨鐘的洪朝生而言,自然有著相當(dāng)大的誘惑力。但此時的洪朝生回國志向既定,婉拒了他們的盛意,毅然于1952年初回國,投身新中國低溫事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展。
數(shù)十年后,他的學(xué)生張殿林曾問他,如果您當(dāng)年不回國會是什么樣的結(jié)果、會不會有更大的學(xué)術(shù)成就時,洪朝生搖搖頭說:“沒有如果”——他從未動搖和后悔回國的決定。
開拓新中國的低溫事業(yè)
洪朝生在荷蘭期間,收到中科院應(yīng)用物理所所長陸學(xué)善來信。信中說,中科院決定建立低溫物理實驗室,并與清華大學(xué)商妥,邀其到應(yīng)用物理所籌建該實驗室。而且,在新中國百廢待興、抗美援朝戰(zhàn)事又起的困難時期,中科院決定撥款10億元(即幣制改革后的10萬元)購置建立低溫實驗室所需的基本設(shè)備,這令洪朝生欣喜不已。
他了解了西歐一些氫、氦液化設(shè)別的設(shè)計原理、機器配置情況和少部分實驗儀器的規(guī)格,并向廠家詢價。當(dāng)時,西歐廠家與我國尚無貿(mào)易往來,而東歐廠家則不與個人聯(lián)系。所幸,1951年夏,我國派出科學(xué)儀器采購團(tuán)到前東德,錢臨照先生召洪朝生到東柏林洽商,他們在那里用了一周時間,向前東德廠家訂購了小型液化空氣機、氫與氦壓縮機等機械設(shè)備和有關(guān)儀表。錢臨照還匯給他少量美元,從昂內(nèi)斯實驗室作價撥給了一些必要的特殊材料。就是這些設(shè)備、儀表和材料,構(gòu)成了低溫物理實驗室籌建時的全部家當(dāng),新中國的低溫事業(yè)也正是在如此薄弱的基礎(chǔ)上開始起步。
在歐洲期間,洪朝生曾天真地希望回國后立即開展低溫物理基礎(chǔ)性研究,也曾認(rèn)為低溫實驗技術(shù)條件,包括氫、氦液化等是工程技術(shù)人員的事,不應(yīng)主要由研究人員承當(dāng)?;貒蟮默F(xiàn)實使他認(rèn)識到,組建低溫物理實驗室的任務(wù)首先要從為“基礎(chǔ)研究準(zhǔn)備技術(shù)條件”入手。
剛回國時,吳有訓(xùn)曾問他:你是不是買一個液氦機?你在國外不是也用現(xiàn)成的液氦機嗎?洪朝生深知,能買到液氦機固然最好,直接買來可以做更多新的東西,而現(xiàn)實情況是歐美具備氦液化機生產(chǎn)能力的國家對華禁售,根本不可能買到。在別無選擇的情況下,他下定決心:“這個我得自力更生,自己來干?!?
氫、氦液化系統(tǒng)的設(shè)計工作,其原理是清楚的,但將原理通過一步步的設(shè)計、研制、安裝、調(diào)試來實現(xiàn),這對一位多年來一直從事研究工作的人來說,談何容易,加之當(dāng)時我國工業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱,所需加工材料和加工精度往往達(dá)不到工藝設(shè)計要求,所遇到的困難、挫折可想而知。
1953年,從前東德訂貨的設(shè)備陸續(xù)到位。洪朝生帶領(lǐng)幾名高級技工、新畢業(yè)的大學(xué)生和見習(xí)員立馬投入到緊張的工作之中。在他們的共同努力之下,先是于1954年利用購入的空氣液化設(shè)備生產(chǎn)出液體空氣。在此基礎(chǔ)上,1956年由他們自行設(shè)計、自行加工的我國第一臺液化器調(diào)試成功,在國內(nèi)首先獲得了液氫。1959年,在經(jīng)歷“試驗—結(jié)果分析—改進(jìn)—再試驗”的多次反復(fù)之后,又在國內(nèi)率先實現(xiàn)氦的液化。1964年,周遠(yuǎn)等人又成功研制出長活塞膨脹機預(yù)冷的新型氦液化器,使液氦技術(shù)在國內(nèi)得到一定程度的普及。
實現(xiàn)氫與氦的液化以后,我國的低溫物理研究,特別是超導(dǎo)物理研究取得了很大的發(fā)展,在高溫超導(dǎo)國際競爭中作出了出色的貢獻(xiàn)。液氫、液氦的獲得也促進(jìn)了我國高新技術(shù)的發(fā)展,在小規(guī)模液氫上的經(jīng)驗對于上世紀(jì)50年代末我國醞釀大規(guī)模液氫技術(shù)應(yīng)用起了重要參考作用,同時為了在國內(nèi)推廣液氦技術(shù),發(fā)展了多種低溫制冷機技術(shù)和相關(guān)的低溫技術(shù),并應(yīng)用于衛(wèi)星地面實驗和衛(wèi)星通信等新技術(shù)中。
洪朝生在工作中
組建中科院低溫技術(shù)實驗中心
上世紀(jì)80年代初,隨著超導(dǎo)研究和航天技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)對低溫技術(shù)的需求不斷增加,中科院決定以物理所低溫技術(shù)研究部分與中科院氣體廠合并,組建一個綜合性低溫技術(shù)研究發(fā)展機構(gòu)——中科院低溫技術(shù)實驗中心,開展氦制冷技術(shù)、低溫實驗技術(shù)和低溫技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,任命洪朝生為中心主任。
根據(jù)國家科委關(guān)于把低溫中心建成全國低溫技術(shù)實驗中心的要求,中心除開展磁制冷、低溫測試、低溫傳熱等方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和小型透平膨脹機、制冷系統(tǒng)自動控制裝置等方面的研制外,在液氦技術(shù)、低溫容器研制等最基本的低溫技術(shù)方面組織了專門力量,同時逐步建立起液氦實驗室、低溫強磁場實驗室、低溫溫度測試實驗室、低溫力學(xué)實驗室、低溫?zé)嵛锢砑按判詫嶒炇业榷鄠€面向全國開放的公用實驗室,為促進(jìn)超導(dǎo)技術(shù)、尖端技術(shù)和基礎(chǔ)研究的進(jìn)步提供實驗條件和技術(shù)服務(wù)。
1981年,在第三屆全國超導(dǎo)學(xué)術(shù)討論會上,許多專家認(rèn)識到,過去在如何適應(yīng)國情發(fā)展超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的問題上有過不恰當(dāng)?shù)墓烙嫛诟鞣矫鏃l件不成熟的情況下,把過多力量放在一些不切實際的目標(biāo)方面,而對于最基本的技術(shù)卻放松了注意,以致在當(dāng)時,除少數(shù)單位外,液氦實驗還很困難。
針對這一局面,1983年,中科院根據(jù)洪朝生等人的建議,決定將超導(dǎo)技術(shù)列為中科院“六五”科技攻關(guān)項目,并成立了以洪朝生為組長、韓朔為副組長的超導(dǎo)技術(shù)攻關(guān)學(xué)術(shù)組,負(fù)責(zé)項目的組織領(lǐng)導(dǎo)。
學(xué)術(shù)組在組織攻關(guān)項目時,明確把加強技術(shù)基礎(chǔ)作為主要目標(biāo)來安排。他們以超導(dǎo)技術(shù)實用化為目標(biāo),從材料、磁體和低溫技術(shù)的基礎(chǔ)工藝入手,重點抓了6個項目、10個子課題的聯(lián)合攻關(guān)。參加攻關(guān)的單位有低溫中心、新疆物理所、上海冶金所、金屬所、物理所、電子所、等離子所、中國科技大學(xué)等多家單位。低溫中心液氦集中供應(yīng)示范點和氦容器的研制列入“六五”攻關(guān)項目。
從1983年開始,低溫中心對國產(chǎn)液化系統(tǒng)進(jìn)行了外節(jié)流輸液、冷凍純化氦氣雜質(zhì)等多項技術(shù)改造,液氦產(chǎn)量提高了28.5%,生產(chǎn)成本大為下降。為了減少液氦使用單位的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),洪朝生堅持以無利或微利的價格向用戶單位提供液氦。在滿足科研需要的同時,低溫中心液氦生產(chǎn)技術(shù)及措施開始在一些單位推廣,在國內(nèi)起到了示范作用。
低溫容器是低溫物理、超導(dǎo)研究及其他低溫相關(guān)工作最基本的設(shè)備。1983年前,低溫中心完成了金屬液氦容器的系列化生產(chǎn),當(dāng)時國內(nèi)使用的這類金屬液氦容器幾乎都是由低溫中心提供的?!傲濉惫リP(guān)期間,為解決液氦貯存和輸運設(shè)備,中心分別研制了HeA-100型輸運式液氦容器、He-30型液氦容器及穩(wěn)態(tài)氣泡式低溫恒溫器,滿足了不同用途的需求,同時很大程度地減少液氦容器從國外的進(jìn)口。
上世紀(jì)80年代,低溫中心的其他科研工作也取得一系列重要成果:一是完成了中科院中法合作項目“101重水反應(yīng)堆中子冷源的制冷系統(tǒng)工程”,該系統(tǒng)自1986年在反應(yīng)堆前建立以后,經(jīng)受了幾十次運行和長時間連續(xù)運行的考驗,標(biāo)志著我國低溫設(shè)備水平的顯著提高;二是開展了液氦超流轉(zhuǎn)變溫度研究,發(fā)明了密封瓶超流氦轉(zhuǎn)變溫度復(fù)現(xiàn)技術(shù);三是在制冷機部件研究中,研制成微型透平氣體軸承、壓力平衡活塞膨脹機、噴油冷卻氦壓縮機等創(chuàng)新性成果,同時開發(fā)了一批高技術(shù)產(chǎn)品。這一時期,低溫中心先后有多項成果獲國家級、中科院及省部級獎項。
洪朝生參加第十八屆國際低溫工程大會時在孟買留影。
弟子們眼中的洪朝生
在回國后長達(dá)半個多世紀(jì)的科研和教學(xué)生涯中,洪朝生為國家培養(yǎng)了眾多的優(yōu)秀科技人才。他指導(dǎo)的研究生張裕恒、張殿林,在科技大學(xué)教過的學(xué)生趙忠賢,在半導(dǎo)體聯(lián)合科技攻關(guān)中指導(dǎo)過的青年科技人員陳星弼、王啟明等人,后來都當(dāng)選為中科院院士。
在弟子們眼中,洪朝生是一位學(xué)術(shù)功底深厚、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和對學(xué)生要求嚴(yán)格得近乎苛刻的指導(dǎo)教師,而在共識外,他們對他又有著比較深刻的個人感受。
“我大學(xué)的低溫物理實驗課是洪先生講授的?!钡茏于w忠賢對洪朝生感受最深的是他的創(chuàng)業(yè)精神,他表示對發(fā)展我國低溫技術(shù)的先導(dǎo)者及他們的創(chuàng)業(yè)精神,從事低溫物理及超導(dǎo)技術(shù)研究的科技工作者一直懷有深切的敬意?!拔覀兘袢罩际窃从谶@個‘根’,我們要感謝記住這個‘根’,特別是學(xué)習(xí)這種精神。”
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