中国半导体史第一话:西南联大三剑客——黄昆(上)

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说起中国半导体,其实我们的起步几乎与美国同步,1956年,我国提出“向科学进军”,提出了中国也要研究半导体把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。中国科学院应用物理所请回国的专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造和半导体线路。

下图就是我国固体物理和半导体物理学的一位先驱-黄昆,1955年36岁的黄昆当选为中国科学院学部委员(后称院士),1980年黄昆被选为瑞典皇家科学院院士。1985年黄昆成为刚成立的第三世界科学院首批院士中三位中国人之一,M.Born和黄昆合著"晶格动力学理论"被称为这一领域的圣经。

黄昆先后在北京蒙养园、北京师大附小、上海光华小学上学。在小学中学时他各门课都学的不好,唯独英语突出,初中阶段便能阅读英文小说。在上海光华小学五年级没读完,黄昆随家搬回北京。黄昆插班就读于燕京大学附中初中。他在这里只学习了半年,就转学到通县潞河中学。

黄昆偏科很严重,尤其语文很差,到高中时,经常作文不及格,几乎到了经常无话可写的地步--(这真不是一般的差啊),不过,1937年,黄昆却通过了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,选定物理为学习专业。看来,牛人在关键时候是不掉链子的。黄昆另外的偏科是数学很好,其伯父鼓励他将课本上的习题全做完,黄昆就这样做了,从此他的数学课一直学得很好,转入到潞河中学后,这习惯不仅仍延续下来,并带动了其它学科的学习,黄昆治学一个重要特点,“从第一原理出发”,其这个好习惯也许就是这样培养出来的。

1937年,黄昆保送进入燕京大学,并根据自己的优势和兴趣选定物理为学习专业。 当时国内量子力学尚为一门新鲜深奥的学问,在三、四年级他便完全通过自学图书馆里仅有的几本有关书籍,初步掌握了量子力学的基础,为以后开始进入科学研究领域创造了有利的条件。可见自学非常之重要。这期间,黄昆有幸遇上了一位刚从剑桥大学毕业不久的英国教师赖普鲁教他的微积分课。赖普鲁不仅是一位讲课十分出色、课后谆谆教导的好老师,而且亲自组织尖子生成立了一个课外研究小组——研究内容包括这位老师自己也不懂而想学的新知识,如相对论、量子力学及矩阵数学等。

抗日战争爆发后,国立燕京大学、国立清华大学和私立南开大学联合组成西南联合大学,一时间,各类人才纷纷聚集云南昆明。1941年,黄昆出色完成了大学学业,并荣获燕大颁发的“金钥匙”最高荣誉奖励。继而,黄昆考取西南联合大学物理系研究生,师从著名物理学家吴大猷。

考上研究生后,黄昆结识了西南联大的另两位才子--张守廉和杨振宁,他们考的是清华大学研究院,张守廉是周培源的学生,杨振宁跟随王竹溪做统计力学论文。当时研究生补助金无法维持基本生活,杨武之(杨振宁的父亲)的朋友徐继祖三个人分享昆华中学一个教员职位,并提供一间住房。

西南联大的三剑客在一起会碰出什么样火花? 因为大学校园没供应食水,所以他们养成一个习惯,每天晚饭后回昆华中学前,都会到附近三条街上茶馆里喝一两个小时茶且天南地北无所不谈。他们讨论和争辩一切,虽然茶馆人很多但他们三人辩论的声音最大,真是年轻人啊,挥斥方遒!杨振宁在茶馆的辩论中,观察到黄昆是一个公平的辩论者,不会坑害他的对手,不过黄昆有一个趋向,就是喜欢把见解推向极端。黄昆则说杨振宁和张守廉都是天才,张守廉比较怪一点,就叫做张怪,杨振宁是一个最正常的天才。他们三个人在当时都有名气,号称西南联大“三剑客”。


黄昆、张守廉和杨振宁(1992年6月1日摄于北京大学为周培源先生举行的生日会上)

现在看来,辩论确实是一种非常有助于提升逻辑思维的方法,因为你要快速地从对方的思维和言语中发现逻辑上的漏洞,首先自己就要有清晰的逻辑思维体系。西南联大三剑客有时为厘清一个概念而挑灯辩论,杨振宁就回忆说他们曾点蜡烛翻着海森伯的《量子理论的物理原理》来调解辩论。

在整理中国半导体史话时我们看到这样一张照片,这是清华大学物理系1936级毕业留影(后排左起钱三强杨镇邦陈亚伦 杨龙生 谢毓章;前排左起:王大珩 戴中扆(戴黄威) 许孝慰 何泽慧 于光远)那时的少年真是气质逼人啊,今日再看这些旧照,果然是腹有诗书气自华。这都是些令人敬仰的大师级人物啊。


清华大学物理系1936级毕业留影

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。“庚子赔款”留英公费生是在1930年设立的,第八届“庚子赔款”留英公费生,物理学共有两个名额,洪朝生考取了另一名额。由于洪朝生同时考取清华届留美公费生,所以其名额由梅镇岳递补。

按庚款留英公费生规定,去英国什么学校,选哪位科学家做导师,都可以先由本人提出志愿,再取得接收方的同意。当时,有一位英国教授给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,一位名叫莫特的英国科学家引起了他的注意,黄昆感到这位科学家学识非常渊博。

莫特写了三本书:《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》。黄昆被后两本书的丰富新颖内容所吸引,决定到布列斯托(Bristol)大学做莫特博士生并被莫特接受。由此决定了他把自己将来的研究方向选定为固体物理学,机遇看似偶然实则必然。