黄昆院士：一生倾情物理学
撰文|王婧
责编|宫奥博
2002年初的一天，两位老人出现在人民大 会堂，他们像一对朴实、普通的北京老人 一样，穿着厚厚长长的羽绒服，帽子下露出几缕白发。如果仔细观察，会发现那位老太太是一位外国人。他们就是世界著名物理学家、中国固体和半导体物理学奠基人之一、杰出教育家黄昆以及他的夫人李爱扶。他们此行是来参加国家科学技术奖励颁奖大会的彩排，黄夫人陪黄老一起来，是想去感觉一下人民大会堂的温度，好为黄老准备参加颁奖大会的衣服。
1919年9月，黄昆出生于北京。祖籍浙江嘉兴。父亲当时是中国银行高级职员。母亲贺延祉，籍贯湖南，毕业于北京女子师范大学，也在银行工作。
黄昆是家中最小的孩子，他的大姐黄宣、大哥黄燕、二哥黄宛（我国著名心脏内科专家），姐弟4人年龄依次相差1岁，手足情深而又互相影响。家庭成员较高的文化素养和毫无拘束的成长气氛，特别是母亲为人严肃认真，都对黄昆少年时期的成长影响很大。
黄昆先后在北京蒙养园、北京师大附小、上海光华小学（在静安寺附近一条弄堂里，黄昆在那里待了一年多）上学。黄昆在上海光华小学读到五年级后随家人搬迁回北京。黄昆的伯父黄子通当时在燕京大学哲学系任教授，黄昆暂住在伯父家中，并插班就读于燕京大学附中初中，他在这里只学习了半年，就转学到了通县潞河中学。这短短的半年对黄昆以后的发展却有着长远的影响，因为伯父黄子通偶然看见黄昆课后很空闲，就询问他原因。黄昆回答说，老师留的数学作业都已完成。黄子通告诉他，数学课本上的题全都要做，黄昆就这样做了，从此他的数学一直学得很好。转到潞河中学后，这种习惯还带动了其他学科的学习。
在潞河中学，除语文课外，黄昆高中三年的学习总成绩始终保持在全年级之首。可惜的是，1936年黄昆从潞河中学毕业时，报考过清华大学和北洋工学院，但都未被录取，原因是语文成绩太差。1937年，黄昆通过潞河中学向燕京大学的保送考试进入燕京大学，并根据自己的优势和兴趣，选定了物理作为自己的专业。
1941年，黄昆从燕京大学毕业，随即到西南联大攻读物理系研究生，当时他与杨振宁、张守廉同住一间宿舍，三人被称为“物理系的三剑客”。那时的他们都二十出头，总是喜欢纵论天下、互相辩论。多年后，杨振宁对黄昆的较真儿仍然念念不忘，他说自己一生中最重要的时期不是在美国搞研究，而是和黄昆同住一个宿舍的时光。
少年时期的黄昆
1944年，黄昆、杨振宁、张守廉西南联大研究生毕业。黄昆被“庚子赔款”留英公费生录取，按规定，去英国后读什么学校，选哪位科学家作导师，都可以先由本人提出志愿，然后再取得接收方的同意。彼时有一位英国教授给西南联大捐赠了一大批在英国出版的科学书籍，黄昆对这批书很感兴趣，引起他特别注意的是一位名叫莫特的英国科学家写的三本书：《原子的碰撞理论》《金属与合金的电子理论》《离子晶体中的电子过程》，这三本专著覆盖了三个不同的领域，每一本专著的出版都标志着一个学科方向的诞生，黄昆对学识渊博的莫特非常敬仰。因此，他选择了到布里斯托（Bristol）大学攻读莫特教授的博士生，并最终被莫特接受。
1945年8月，黄昆来到布里斯托大学，他是“二战”结束后莫特招收的第一个博士生。几个月后，初出茅庐的黄昆就完成了题为《稀固溶体的X光漫散射》的论文，大胆提出了关于杂质和缺陷X光的散射理论模型。20年后，德国科学家在实验室中证实了黄昆当年的理论预言，国际学术界随即称之为X光“黄散射”。完成博士论文后的黄昆受到爱丁堡大学玻恩教授（M.Born）的赏识，被邀合著《晶格动力学》一书，这本专著至今仍是固体物理学领域的权威著作。
除撰写《晶格动力学》外，那段时间内黄昆还连续完成了两项开拓性的学术贡献。
一项是提出著名的“黄方程”和“声子极化激元”概念，另一项是与后来成为他妻子的艾夫·里斯（A·Rhys，中文名李爱扶）共同提出的“黄—里斯理论”。
黄昆和他的“洋夫人”艾夫·里斯之间的爱情与婚姻是科学界的一段佳话。小他7岁的里斯原是布里斯托大学物理系本科生，大学毕业后的里斯与黄昆同时来到了利物浦大学理论物理系，里斯担任系主任弗洛里希的行政助理的同时，还帮助黄昆进行理论计算。黄昆的聪敏与敬业深深地吸引了里斯小姐，而里斯小姐的学识、勤奋和温柔美丽也给黄昆留下了深刻的印象。共同的事业追求与爱好把两个不同国籍年轻人的心紧紧连在一起。
1959年，黄昆和夫人李爱扶游览北京长城
1952年4月，里斯克服重重阻力，远涉重洋追随黄昆来到中国，黄昆的哥哥给里斯取了一个中文名字——“李爱扶”，既是其英文名字的谐音，又寓意“乐于助人”。不久，黄昆和李爱扶喜结连理。
来到中国四年后，李爱扶被批准加入中国国籍，1959年起，她在北京大学物理系任电子学工程师，为北大物理系实验室的建设作出了积极的贡献，黄昆的学生都尊称她为“李先生”；生活中，李爱扶担负起全部的家务，细心照顾丈夫和孩子，无怨无悔。
1999年，黄昆患上了帕金森病，连扣扣子都有点困难，家里大大小小的事情几乎都要靠李爱扶操持。在黄昆生命的最后时光里，李爱扶更是用无微不至的关怀为他提供了一个温馨舒适的港湾。
1977年秋天，是黄昆命运的又一个转折点，在邓小平同志的关怀下，他在中科院半导体所重新开始了科研工作，担任半导体所所长。黄昆在组织全所科学研究的同时，还十分重视科研人员学术水平的提高，他要求科研工作者不仅要知其然，更要知其所以然。为此，黄昆决定重操旧业，上台讲课。
一个平常的星期天，黄昆家门口挂了一块牌子——“黄昆不在家”，有些前来拜访和请教问题的人感到很纳闷儿。其实，此刻黄昆正在家里紧张地备课。从1978年开始，黄昆每星期都要抽出半天时间给全所科研人员讲授半导体物理的理论基础，前后整整讲了10个月，不但使全所科研人员的学术水平有了长足进步，还培养了一个理论与实践结合、学术气氛浓厚且活跃的研究集体。
在国际物理界沉寂近30年后，黄昆开始了自己研究生涯中的第二个“黄金时代”。在他的主持下，半导体所针对国际上在多声子无辐射跃迁理论中出现的疑难问题重新开展了研究，黄昆与朱邦芬一起确立的被誉为“黄—朱模型”的半导体超晶格光学声子模式理论研究，就是那个时期的代表性成果。半导体所建成了我国半导体超晶格国家重点实验室，开创了我国在材料科学和固体物理学中的崭新领域，这一新兴领域目前已经在世界上占据了一席之地。
2002年2月1日，在庄严的人民大会堂，黄昆从时任国家主席江泽民手中接过了2001年度国家最高科学技术奖的奖励证书和奖金人民币500万元。就在同一年，黄昆入选中央电视台评选的“感动中国十大人物”，颁奖词这样写道：“他一生都在科学的世界里探求真谛，一生都在默默地传递着知识的薪火，面对名利的起落，他处之淡然。他不仅以自己严谨和勤奋的科学态度在科学的领域里为人类的进步做出卓越的贡献，更以淡泊名利和率真的人生态度诠释了一个科学家的人格本质。”
除了在学术领域有诸多建树，黄昆的执教生涯更是为他的人生增添了浓墨重彩的一笔。1951年底，黄昆回国到北京大学物理系任教授，开始了其26年的教学生涯。经过在英国多年的固体物理前沿领域的研究，黄昆当时属于国际上的领头科学家，他的研究水平在国内固体物理领域首屈一指。他率先提出在北大开设“固体物理”课程及“半导体物理”课程。经过多年的反复实践，北大从无到有，逐渐形成了系统的专业物理课程。从事“两弹一星”研究的许多科技人员都从这里走出。
黄昆（右）和同事一起探讨问题
黄昆在北大物理系讲“普通物理”这门课时，每周三节课，共6个学时，可是他每周用于备课的时间要到50—60个小时。不管讲什么课，不管这堂课的内容之前讲过多少次，也不管听众是谁，黄昆每次讲课前必定要重新认真地推敲讲稿，他还经常在讲课或作报告前进行试讲，从中发现问题和把握讲解节奏。20世纪八九十年代以后，黄昆演讲的准备工作也与时俱进，他试讲时会用录音机录下来，然后重复播放。每听一次，就改进一次，然后再重录一次，直到他觉得可以了，再请别人来试听；黄昆准备讲稿时也不再单用纸和笔，还包括透明片，后来还用上了电脑。即使用了这些工具，黄昆依然在每一次报告前重新准备，重要报告依然坚持写讲稿并且多次修改。1991年，黄昆在美国密歇根大学“吴大猷研讨会”上的报告题为《轻重空穴混合对半导体量子阱光学过程的效应》，为了这个报告，他的透明片做了好几次，一开始是手写，最后把word文件复印到透明片上，由于曲线和文字都是黑白的，黄昆又用彩笔描了几张曲线图。
中国科学院院士，北京大学物理学院教授、博士生导师甘子钊至今还记得自己第一次与导师黄昆见面的情景：1959年9月下旬，甘子钊已经接到通知留校攻读北京大学物理系的研究生，但是还没有确定跟随哪位导师。一天中午，一位身穿半旧蓝布中山装、面容显得有些疲惫的中年人来到甘子钊的住处找他，甘子钊问对方有什么事，这位中年人说：“研究生处已经通知我你是我的研究生，正好今天下午我们有个科研组会，我来通知你去开会。”甘子钊问对方是谁，对方笑着回答：“我是半导体教研室的黄昆。”甘子钊非常不好意思，他在北大物理系读了五年书，不止一次听说过黄昆的大名，但是因为没上过黄先生的课，又不是半导体专业的学生，居然没有认出站在自己面前的这位名师。在之后的40多年中，甘子钊一直在黄昆的指导、帮助、关心和爱护下完成学业、投身工作，曾有人让甘子钊用一句话概括黄昆的为人，他的回答是：“探索真理和造福人民的统一在黄先生身上体现得最好！”
在甘子钊的印象中，黄昆是一个对科学极其认真、精益求精的人，在讨论科学问题的时候，黄昆最常说的一句话就是“你要说清楚物理图像”，最关心的是理解问题的物理本质。在跟着黄昆做半导体中隧道现象的理论研究时，甘子钊曾用类比于光的简介跃迁来理解锗中的隧道过程——在把各种各样的过程加起来时用了最陡下降法，求到一个转变点，如果把能带论的能量和波矢关系看做解析函数的不同的“叶”，这也可以看作分支点间的跃迁——甘子钊自以为这样讲显得很有水平，以为会得到黄昆的夸奖，没想到黄昆反复地追问：“为什么是解析函数？你有什么理由假定它是解析函数？分支点的物理意义是什么？”甘子钊有点强词夺理道：“反正函数总不是准确的，也就是这么假定罢了！”黄昆不肯罢休，说：“你一定要说清楚，不能随便假定！”过了一年多，甘子钊才逐渐体会到这是一个非常深刻的问题。
20世纪80年代中期，黄昆在处理《物理学报》的一篇来稿时提了比较尖锐的意见，甘子钊当时是《物理学报》的负责人之一，他为那位作者辩解说：“他不就是做了一个数学上的假定吗，虽然物理上不合理，但作为拟合数据也可以嘛。”黄昆严肃地说：“我的习惯就是从最基本的地方入手，不能做这种在物理上没有根据的推广。”
中国科学院院士，清华大学物理系教授、系主任朱邦芬于1981年3月从清华大学固体物理专业研究生毕业，到半导体所物理研究室理论组工作，有幸成为黄昆的学生和助手。从1986年至2000年，他一直与黄昆在同一间办公室工作。朱邦芬还记得他第一次接受黄昆的“面试”是在1981年3月的一天，当朱邦芬说到“晶格弛豫”时，黄昆便开始追问他对于“晶格弛豫”概念的理解，一直问到朱邦芬答不上来。这件事使朱邦芬深深体会到，理解一个概念不能浅尝辄止，只有理解得够深入，才可能从根本上创新。
除了在学术上严格要求学生，黄昆在生活上对他们更是关怀备至。中国科普作家协会会员、新疆科普作家协会理事阿比提·阿木提于1959年听取了黄昆关于国际上半导体发展状况的报告，黄昆深入浅出的教学风格和求真务实的科学精神深深地吸引了阿比提·阿木提，于是他毅然放弃马上回新疆工作的想法，而选择进入黄昆领导的半导体研究室进行学习和深造。学习之初，由于汉语水平不高，阿比提·阿木提不敢主动和黄昆交流，但是黄昆很快就注意到了这个来自新疆地区的少数民族学子，专门抽出一个多小时的时间与阿比提·阿木提推心置腹地交谈，不论是生活上的各种习惯，还是学习上的疑难问题，黄昆都进行了细致入微地询问和解答。阿比提·阿木提说起自己的汉语水平比较差，学习起来有些吃力时，黄昆讲述了很多自己在国外求学的经历，特别强调当年在英国念书的时候，也面临语言问题，但是决心成了他战胜一切困难的动力。黄昆的鼓励让阿比提·阿木提信心百倍，除了积极学好汉语，还学习了俄语和英语。回到新疆之后，阿比提·阿木提发现当地的民族文字教材很少，高水平的科技书籍更是奇缺，于是他陆续编译了《现代物理基础》等16部著作，在这些著作的编译、出版过程中，每逢遇到问题，阿比提·阿木提总是虚心向黄昆先生请教，不仅得到了黄先生的精心指导和宝贵建议，还收到了他邮寄来的珍贵资料和书籍。
黄昆对他的学生、高级工程师林福亨更是有着救命之恩。1961年，身在教研室工作的林福亨患上了肺结核，两年后病情有所稳定，但却形成了结核瘤。医生建议林福亨将结核瘤彻底切除，但是在手术中发生了事故，导致全肺都感染了结核病。当时教研室为林福亨联系了多家医院，可没有一家医院敢接这个风险很大的“烫手山芋”。此时林福亨已经对常用的几种抗结核菌的药物产生了抗药性，保守治疗也很难解决问题。就在这时，黄昆参加了全国人民代表大会，其间专门与阜外医院的吴英凯院长讨论了林福亨的病情，并请他们尽力挽救这个年轻人的生命。于是林福亨住进了阜外医院胸外科病房，检验室的同事和朋友从国外带来了新的抗结核药，减缓了林福亨病情发展的速度，在他具备了手术条件之后，阜外医院的医生对其进行了手术，消除了结核病菌的根源，终于令林福亨战胜了死神。林福亨非常感激给予了自己第二次生命的黄昆，因为黄昆为自己家里的事都不愿意麻烦别人，却为了自己这个学生想方设法求医，令林福亨感念终身。
2005年7月6日，黄昆在北京逝世，享年86岁，他留下的不仅是一些举世瞩目的科学成果、为我国的半导体事业培养的一批批人才，还有在科学研究中不断创新、勇于探索的精神，更有严谨求实的治学态度和淡泊名利的高尚情操。1999年北京大学物理系和微电子学研究所的弟子送给黄昆八十寿诞的礼物——在硅片上用半导体光刻蒸镀工艺镌刻的两句祝词：“一流学者誉全球，一代宗师惠千秋。”可谓对这位学术大师一生最好的总结。
作者简介
王婧，文学学士，《中国电视报》记者组记者。作品曾获中国广播电影电视报刊协会新闻作品评选通讯类一等奖。
本文刊登在《今日科苑》杂志2017年2月刊大家栏目。
《今日科苑》是由中国科协主管、中国老科协主办的国家级综合性、社会性科技期刊。本刊以科技人物报道为主，致力于发挥老科技工作者培养青年科技工作者的作用，搭建老科技工作者与青年科技工作者联系沟通的平台。
投稿、转载或法律相关事宜请邮件联系
邮箱：kxjbjb@126.com
长按，识别二维码，加关注
微信号：kexuejia2016