《科学中国人》夏建白:历览人间世 守拙赤子情

2019-07-02
 

从成府路往北,穿过清华东路,中國科學院半導體研究所(以下简称“半導體研究所”)门前的11个大字清晰可见。在名门学府和科研院所林立的北京五道口,无论是地理位置、占地面积,还是所内建筑物样式,半導體研究所都不起眼。然而这里却是孕育中国半导体物理学的摇篮,它的赫赫威名饱含在“做学问”里,至于“做学问”的人,外界一般评价为:一群实现中国半导体物理学研究从无到有、从弱到强的贡献者,是先驱,是奠基人。而这群人的名号,很多都是在半導體研究所打响的。

由大門口往裏走,中國科學院院士夏建白的辦公室,就位于一幢建築樓的三層。他的房間不大,一覽無余,和寬敞明亮的現代化辦公室相比,甚至顯得過分簡樸。一張實木書桌緊靠右面的牆壁,桌面上的保護膜有些磨損,下邊壓著大大小小的紙片。紙片有新有舊,有的邊緣已經泛黃了,但上邊的物理公式、筆記依舊清楚。桌子前擺了一個木椅子,樣式很傳統,上邊有一個半舊的墊子,夏建白解釋說“這比坐沙發椅舒服”。貼著左邊牆壁的是房間最醒目、最“豪華”的大書櫃,一排4個,滿滿當當的都是和物理學相關的書籍,它幾乎占據了屋子的一半空間,把最裏邊的老式沙發映襯得更小巧。那沙發看起來也有些年頭,據說是中國半導體物理學泰鬥黃昆先生留下來的,如今夏建白已經習慣工作累了,躺在上面眯一會兒。

“年紀大了,能力也有限,我就盡可能再做點兒從0到1的工作。”年逾八十,夏建白因早年的傷病,如今腿腳都不大利索,但爲了半導體物理研究的長足發展,他還不能允許自己閑下來。

 

中國科學院院士夏建白

 

四海波蕩 智者紮根

“您本可以享受更好的物質條件,爲什麽……”對于夏建白辦公室的擺設,記者忍不住發問。
“不需要,不需要,別的東西用的年頭長了也就舊了。”他聽多了這類問題,忙笑著打斷,“院士待遇挺好的,不過凳子我還是喜歡硬的”。

板凳甘坐十年冷,磨的不仅是韧性还有耐性。更何况对夏建白来讲,不耐得住寂寞,哪有那么多项半导体物理理论诞生?“科研工作方面,我确实做了一些创造性的工作,但创造性不大。除了我本身的原因外,我最好的青春年华已经浪费在各种变动之中了。”在半導體研究所为年满80岁的院士出版的文集中,夏建白也表达了他的遗憾。
       他在1956年考入北京大學物理系,那一年是中國現代科學技術發展史上的一個重要節點。國內第一個發展科學技術的長遠規劃,即《1956年至1967年科學技術發展遠景規劃》問世,“向科學進軍”的口號響徹中華大地,印著愛因斯坦、牛頓等國外著名物理學家的宣傳畫貼滿了大街小巷,報紙裏寫滿了一代人對科學發展的激情。這讓志存高遠的夏建白深受影響,毫不猶豫地投身物理學研究。“當時的入學率還很高,我記得上海到北京的學生特別多,光考到北大的學生就坐了滿滿一火車車廂,可能還不止一車廂呢!”回憶起那時的場面,自信滿滿的年齡充滿著對未來的期待,夏建白有些激動。

不過進入北京大學不到1年時間,他就被特殊的時代環境澆下一盆又一盆冷水。“1956年進的北大,就最開始學了點兒基礎課,普通物理、高等數學之類的,然後幾年基本上就沒讀書了。”夏建白清楚地記得,直到1960年他才好不容易挨過各種運動的狂潮,從沒糧食、餓肚子、啃白薯、喝稀粥的日子中走了出來。“學校不搞運動,號召大家保重身體,黨總支書記說‘留得青山在,不怕沒柴燒’,讓我們先顧好自己。那時候也有時間了,我就到圖書館看看書,把以前學的複習一下,也自學點兒東西。另外北大物理系也組織了老教授們給學生講課,那會兒認真聽講了,所以我的考試成績就一直還不錯。”
夏建白總共讀了6年大學,在1962年畢業,他認爲,學習過程雖然波折但基礎倒是真的打好了。“特別是自學和聽老教授講課的那段時間,學到的東西一輩子都管用。當時北大物理系有不少名教授,各有特點。我印象最深刻的是黃昆先生的固體物理課,他的講座總是能夠深入淺出,物理概念非常清楚,一下就把我引入了固體物質這一奧妙無窮的大天地中……”

也因爲總是不聲不吭地念書,大學畢業時,夏建白預感自己作爲“落後分子”不會被分配到好單位,心裏有些不甘心。而正在他爲自己的前途憂心的時候,國家研究生招生制度進行了一次重大調整,讓他重燃希望。“以前研究生招生都是分派的,要講究運動表現突出。這次改革,領導人認爲中國的人才也要考慮實際本領,研究生也要考試。考試,我不怕呀!”夏建白作爲研究生考試的第一批受益者,苦學了一個多月,把幾年前的聽課講義、筆記全都翻出來狠狠地複習,終于以滿分的成績如願考到了黃昆先生名下。“因爲當時考了100分,後來黃老師還特意和我說,對我印象很深。”如今談起來,夏建白言語間頗爲那時的自己感到驕傲。
      後來,研究生3年,大環境比較穩定,夏建白也就有了充足的時間念書、做論文,跟著黃昆先生打好半導體理論的知識基礎。在他的印象中,黃昆先生格外嚴格,絕不允許身邊的人犯概念性的錯誤。“好多人做論文都怕跟黃先生討論問題,他一發現概念錯誤就直接打回去。這種嚴謹治學的態度對我來說也是一輩子受用的。”而且不論多麽高深的問題,夏建白說,黃昆先生都盡量用最簡單易懂的方式表達,這種思維習慣漸漸也成了他的習慣,幫助他日後化繁爲簡,在研究中取得了一次又一次的突破性收獲。

 
2002年黃昆先生與中國科學院半導體所所長鄭厚植院士(左一)和夏建白院士(右一)在討論工作

 

兜兜轉轉 勇挑大梁

夏建白擁有著多項國際首創貢獻:首先提出了量子球空穴態的張量模型,得到了正確的光躍遷選擇定則;首次提出了介觀系統的一維量子波導理論,得到了一維介觀系統中波函數的兩個基本方程,類似于電路的克希霍夫定律;率先提出了(11N)襯底超晶格的有效質量理論……但他卻在講述過程中透露:“一連13年,我碰都沒碰過半導體物理。”
      1966年下半年,夏建白研究生畢業接到分配通知:留在北京大學物理系任教。但在“文化大革命”期間,他沒辦法教書、做研究,而是在江西鯉魚洲挖溝、開荒,蹲在草棚裏和蚊子“打架”。紅米飯和南瓜湯反倒成了印象最深的。
在學校“折騰”了4年左右,夏建白在1970年決定帶著妻子去支援三線建設,前往山溝裏的二機部585所(現西南物理研究院)工作。“那裏條件雖然苦,但學術氛圍很好,人也淳樸,適合靜下心來鑽研點兒東西。”于是,在四川樂山的山溝裏,他安心地研究等離子體和受控熱核反應,學問做了不少,文章也發了幾篇。“原子核研究雖然和我學的專業不對口,但理論物理基礎其實很寬泛,研究也是有關系的。所以,我現在對核能、等離子體也挺熟悉的。”夏建白回憶,那會兒除了搞研究把基礎夯實,平常他最愛的就是和妻子出去買菜。兩人騎著自行車,背著背簍,早晨出去,傍晚回來,從曲折的山路上走個往返,再加上買菜的時間,正好一天。
        这样踏实的日子一过就是8年,夏建白迎来了女儿的出生,也等来了一个机会。1977年,邓小平同志亲自点将,让黄昆先生担任中國科學院半导体所所长。从报纸看到消息的那一刻,夏建白就萌生了一个想法:要回去,去干回自己的老本行,去弥补这么多年没碰半导体物理研究的遗憾。次年,他给黄昆先生写信表达了调动意向,几番周折终于回到了半導體研究所。

  回來後的十幾年,夏建白表示是他做研究最純粹的時期,國家支持力度大,作爲科研人員搞創新也就沒有了後顧之憂。他做過一些深能級和表面電子結構的計算,同時還積極開展了當時處于國際前沿的半導體超晶格、量子阱的理論研究,參加了原“973”國家重點基礎研究項目、國家自然科學基金重點項目等。他取得了諸多開創性成果,獲得了1989年的中國科學院自然科學獎一等獎、1993年的國家自然科學獎二等獎、1998年的中國科學院自然科學獎一等獎……同時他也成了中國科學院有突出貢獻的中青年專家、最早享受國務院政府特殊津貼的一員。

對于這些成績,夏建白認爲不是他一個人的。他表示,正是因爲黃昆先生的高瞻遠矚,看准了當時半導體物理學的發展趨勢,他們才鎖定了超晶格量子阱研究。“超晶格具備整塊材料沒有的優勢,整塊材料做不到的,它能做得到。比如說做電子器件,它能實現高的遷移率;另外特別是在激光器方面,以前半導體激光器基本上不能連續發光,利用超晶格就可以,能産生連續的、穩定的信號。現在的光通信、網絡都用得到。”
另外,科學研究能夠快速步入正軌,實現成果産出,他認爲還應該感謝國家的關注和支持及國內研究機構的通力合作。“我們國家的第一台大計算機,是領導人親自批准從國外引進的,耗資近百萬美元。”大型計算機設備的問題解決了,制造超晶格要用的設備還沒著落。“超晶格的相關設備,國際上對中國是禁運的。那時候,我們所的教授和物理研究所的教授就一起想辦法,跟沈陽的一個儀器廠合作,搞了一兩年,總算研發出了我國第一台分子外延設備。”

在人才、設備都到位的情況下,中國的半導體物理研究有了從量變到質變的轉化。“那幾年發展得很快,我們發表的文章在國際上都是靠前的、領先的。”除了學術文獻作爲佐證,夏建白說,把國際會議搬到家門口更足以說明世界對中國半導體領域發展的認可。“1992年8月10日至14日,在北京中國大飯店舉行了第21屆國際半導體物理會議……”各大媒體爭相進行了報道。而舉辦這場全世界半導體物理領域最高水平的學術會議,也讓中國半導體物理研究擁有了更爲充分的國際話語權。

 
2018年9月香山科學會議開幕式合影


古道熱腸 求新求異

2001年,62歲的夏建白因貢獻卓越當選爲中國科學院院士。在此前近20年的時間,他都在忙著與超晶格電子結構的平面波展開方法、量子球、量子線及空穴隧穿理論打交道,忙著出國深造,忙著寫書、做文章、傳播半導體物理知識。
受國內領域研究的啓發,他在國際上首先從理論上研究了空穴共振隧穿現象,在世界範圍內首次提出了計算超晶格電子結構的有限平面波展開方法,編寫的專著《半導體超晶格物理》《現代半導體物理》等在行業內及高校院所課堂上都很受歡迎。

當選院士後,他說,除了做研究,自己肩上的社會責任也更重了。而秉承著“不唯書、不唯上、只唯實”的態度,他還是想做些創新性的工作,盡管難度大、工作強度大,還極容易受國際權威的質疑。“現在國家自然科學基金委鼓勵做0到1的工作,國際上沒有的就是0,沒人做,我做,我就希望帶學生做這種工作。”

夏建白帶的學生不多,研究生算起來只有20多個,其中還有和別的導師一起培養的。但令他頗爲驕傲的是,大部分學生來自農村或者小城市,每個人都很有出息。“他們在自己的專業上做出了創新的工作,也幫助我完成了承擔的科研任務,我們都得到了共同的提高。”2004年—2018年,夏建白三度榮獲國家自然科學獎二等獎,這裏邊有他自己牽頭的項目,也有他的學生主導完成的課題。堅持創新,開展別人沒有做的工作,他不僅自己做到了,還讓學生也做到了。

學生教育離不開知識的學習。“黃昆先生教導我們,對于學習知識,不是越多越好,而是要服從于應用,要與自己駕馭知識的能力相匹配。”早在高中時期,夏建白就明白了打好基礎的重要性,人家問他能夠在上海市中學數學競賽取得第5名的訣竅是什麽,他說:“上課把書都學好。”

從2003年擔任第十屆全國政協委員開始,夏建白越來越關注教育體制、科研管理制度的改革。“從保證教學質量出發,一個導師帶七八個學生已經很累了,有些研究生在學習期間難得見上導師一面,雖然到最後發表論文了也畢業了,可能還是沒有入門。”他不贊成研究生大規模擴招,在研究生擴招聲音愈演愈烈的時候,他提出:每個導師每年招收的研究生數量要加以限制,尤其要限制在職研究生的數量,在職人員有本職工作,靜下心來做學問很難。“大力發展研究生教育,應該以提高質量爲主要目標,而不是單純追求數量。”


2018年6月,與宗易昕、武海斌在文宏玉博士畢業典禮後留影。

與此同時,他還表示,希望現有的科研管理制度能夠不斷完善。“現在的科研經費並不是少,問題在于怎麽有效地、節約地使用。”夏建白指出,這幾年國家對科研經費的投入增加了許多,但當前我國科研經費的使用,也有許多不合理的地方,重複分配使用,使得有限的科研經費沒有發揮應有的作用。他以國人參與國際會議爲例,說明了頻繁參會造成的科研資源浪費、學術交流效果不明顯等弊病,建議國家從經費管理著手改進科技體制,讓科學家在不浪費的基礎上都能安心地做研究,踏踏實實地工作,真正地出成果。

現有科研評價體系方面,夏建白認爲,如何評價一個科研項目主要有兩個標准:一是看對生産有沒有用;二要看它的國際地位。“不能只看論文的影響因子。有些科研成果既不能對生産有好處,又不是國際首創,這種就不應該鼓吹。”他也明確表示,現階段還沒辦法抛開論文影響因子的參考標准,真正要實現“成果論英雄”的標准體系還任重而道遠,需要國內科技界共同努力、參與。

如今,剛剛過完80歲壽辰的夏建白還沒打算停下來,每天8點半到辦公室,拿一個顔色發暗的老陶瓷杯泡杯茶,一伏案就是幾個小時……“現在研究所內七八個院士,年紀大點兒的身體都不太好。我就希望自己的身體狀態能夠平穩點兒,正常地生活、工作下去,幹到幹不動爲止。”

來源:科學中國人2019年5月(上)



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