即物穷理谱华章——记南京大学终身成就奖获得者冯端院士

发布者:系统管理员发布时间:2008-10-23浏览次数:123


即物穷理谱华章
——记南京大学终身成就奖获得者 冯 端 院士
李钟梅

  他没有留学国外的背景,但他凭借自己的科研成就和领导的南大物理学研究团队而蜚声中外学界,一批优秀的学科梯队和创新群体也在他及其同事们的影响和带领下迅速成长。
  他就是中国物理学会前理事长、中国科学院院士、第三世界科学院院士、南京大学教授冯端先生。
    “从求学南大到留任南大,至今已过65个年头。”在固体物理研究最前沿领跑的冯端先生将大半辈子的时光和精力奉献给了南京大学的教学科研事业。

教学相长沉潜功

  1923年6月11日,冯端先生出生于古城苏州的一个书香家庭。抗战爆发后,苏州沦陷,他随父母迁往福建,1941年又迁居重庆,并于1942年考入南京大学前身——原中央大学物理系。时任系主任的赵忠尧先生慧眼识才,让他毕业后留校,从而决定了冯端先生一生的走向。
  按照当时大学的科班惯例,助教的任务主要是指导学生实验和批改习题。冯端先生就从带普通物理实验开始,有些经验后,改带电磁学实验,乃至于近代物理实验。1949年春,冯端先生走上了讲台,讲授普通物理课程。这以后,他几乎教遍了物理学的各个分支,从基础课到专业课,从实验课到理论课,他博学多才,严谨治学,又能融会贯通,授课时立论高远且深入浅出,概念清晰,逻辑严密。因此他的课深受广大师生的喜爱。
  冯端先生于1953年参加金属物理教研组工作,从1958年起担任金属物理教研室主任,开始考虑自己动手撰写一部关于金属物理的教科书的想法。在三年困难时期,冯端先生白天讲授电磁学,课余则从事《金属物理》的编写。1964年这本书的上册问世,一直到1975年方始修订出版。下册于1966年交稿,却适逢文化大革命这场浩劫。这套书出版之后,颇获学界好评,甚至有人誉之为从事金属材料工作的“圣经”。文革之后,日本著名学者铃木秀次访华,见到此书,认为上卷内容很现代化,而能于1964年就出版,难能可贵。八十年代后期应出版社要求,冯端先生主持修订了四卷本的《金属物理学》,当时已经有了将金属物理学改写为材料科学的想法。到世纪之交,师昌绪先生倡议编写一部《材料科学导论》,推举冯端先生担任主编来具体实施。冯端先生除了负责协作外,还亲自动手撰写不少关键性的章节,从而确定了本书的格局。此书引入了连贯统一的理论框架,做到充分反映材料的多样性,又体现了科学在概念上的统一性。由于之前做了大量扎实的基础工作,这部四篇二十九章86万字的大书,在不到一年就编写成功了,出版后获得了2005年国家级教学二等奖。
  1990年冯端先生年近六旬,仍然关注教学第一线。他在南大物理系开设了研究生课程《凝聚态物理学导论》,并和一起讲授这门课的教师共同查阅了大量资料,使之融贯于一个创新性的理论框架之中,日积月累,集腋成裘,合作撰写了《凝聚态物理学》。
  由于对凝聚态物理学在教学和人才培养方面的贡献,冯端先生获得了1997年国家级教学成果一等奖。
    教学相长,长期的教学实践和教材编写使冯端先生打下了坚实的基本功,掌握了形象的物理思维方式,通晓了科学的内部结构及其与外界的联系,深刻影响着冯端先生的教学工作。

创新科研谱华篇

  作为一个科学大师,冯端先生的成就具备历史性和时代性。而"敏锐的眼光和坚强的意志力,是成功的关键",冯端先生如是说。他在科研工作瞄准世界科技发展的前沿,精心谋划,精心组织,实现了一个又一个飞跃。
  20世纪60年代,针对我国国防工业的需要,冯端先生选择了我国产量丰富而尖端技术极为需求的钼、钨、铌等难熔金属为突破口,借鉴国际上刚问世的电子轰击熔炼技术,组织设计并研制了我国第一台电子束浮区区熔仪,成功地制出了钼、钨单晶体。没有电子显微镜等先进的研究工具,他便因陋就简,改进传统技术,创造性地发展了浸蚀法,发展了位错观察技术,澄清了位错类型及组态。这是我国高校中较早进行的系列性科学研究,在1966年召开的北京国际物理学会讨论会上获得普遍好评。这一成就极大地鼓舞了国内同行,被誉为南大科研的“五朵金花”之一。
  文革后,他对复杂氧化物单晶体的缺陷进行全面深入研究,阐明了晶体缺陷在结构相变中的作用,开创了我国晶体缺陷物理学科领域,继而广泛开展功能材料的缺陷与微结构研究,跻身国际前沿。同时,冯端先生将原金属物理教研组改建为晶体物理教研组,并再分划为三个研究小组,分别开展晶体生长、晶体结构与缺陷和晶体的物理性能的研究。
  20世纪70年代后期,冯端先生及其合作者在国际上最先开展了微米量级周期的聚片多畴铌酸锂晶体的制备技术和相应非线性光学准位相匹配的研究。1980年,首次通过实验实现了诺贝尔奖获得者N·Bloembergen早在1962年提出的非线性光学晶体的准位相匹配条件,同时发现了光倍频的增强效应。这些工作,连同早期对金属的位错研究,以《晶体缺陷研究》为题获得1982年国家自然科学二等奖。这是我国物理工作者文革后在国内做出的首批国际领先的成果之一。随后,又在不能位相匹配的钽酸锂晶体中实现了准位相匹配,并研究了周期畴结构的形成机制。1996年4月中美“用于非线性光学及相关领域的微结构晶体”学术会议在南京召开,表明国际上已承认他的领先工作。
20世纪80年代中期,冯端先生积极倡导和推动纳米科学领域的研究,并和严东生院士为首席科学家,主持了“八五”国家攀登计划项目“纳米材料科学”。这项纳米科学技术领域第一个国家级项目,取得了众多创新性的成果。在冯端先生倡导下,1984年南京大学物理系在国内率先开展了原子团簇物理研究,所取得的研究成果已被国内外同行认为代表了该领域发展的重要标志之一。

凝心聚力团队魂

  为了跻身世界科技领域的先进行列,冯端先生把目标放在凝聚态物理学与材料科学的汇合处,从研究微结构,并朝向人工控制微结构来获得性能优异的新型材料发展。这一构想获得了国家的重视和支持,冯端先生于1984年创建并领导了南京大学固体微结构实验室。
  对一个学科而言,学术带头人至关重要。冯端先生常常这样说:“科技的发展是青出于蓝而胜于蓝,这是客观规律。当老师的责任是培养好的年轻人,鼓励他们超过自己。如果老师带出来的研究生比自己差,社会的发展和科学的兴旺是不可能实现的。”多年来,实验室在冯端、闵乃本、王业宁、龚昌德、都有为院士等集体共同努力下,始终以高瞻远瞩的研究方向、宽松民主的学术氛围、充分的发展空间和良好的生活保障,促进实验室学术梯队的建设,提高实验室的凝聚力、创造力和吸引力。
  固体微结构实验室在历届国家重点实验室的评估中一直名列前茅,声誉卓著。在冯端院士等的影响和带领下,一批优秀的学科梯队和创新群体也在迅速成长。凝聚态物理学科的学术群体于2000年被国家自然科学基金委首批遴选为“优秀青年创新群体”。2002年以来,实验室已经连续4次获得国家自然科学二等奖,更为可喜的是,2006年实验室获得了空缺多年的国家自然科学一等奖。有四篇博士论文被评为“全国优秀博士学位论文”。目前实验室主持着一项“973”项目,作为主要单位承担五项“973”项目,三项“863”项目。
  微结构科学已成为物理学、化学、材料科学和信息科学等学科交叉研究的国际主流方向。今天看来,固体微结构实验室的基础研究不仅跟上了国际上的步伐,而且在介电体超晶格和全固态多波长激光器等应用基础研究方面形成了自己的特色和优势。在此基础上建立了南京微结构国家实验室,这一实验室汇集了南京大学的七个国家重点学科的科研力量。
  “宇宙之大,粒子之微;即物穷理,照烛蒙昧;娓娓道来,亦庄亦谐;即收实益,复堪回味。”在长期的教学和研究实践中,他实现了从金属物理到材料科学的跨越。而当他在凝聚态物理学领域推进时,认识到凝聚态物理学已经超出固体物理学的范式,撰写了概念框架具有独创性的《凝聚态物理学新论》。目前他还日日伏案撰写《凝聚态物理》英文版,使这本书的内容更为完备、系统更为完整,从而使之达到从固体物理学到凝聚态物理学的衔接和跨越。这本书的上卷已经出版。在这本英文版上卷的每一章,冯先生都会引用与本章内容相关的一位文学家的诗句或一位科学家的格言作为本章之开头。其中有一章的主题是“周期结构中波的传播”,在这里他引用了莎士比亚的两句诗:“像滔滔波浪滚向沙滩,我们的光阴不息地奔赴终点。”能够对古今中外诗篇信手拈来,又不着痕迹地融于学术著作,不仅显示出冯先生作为一位物理学家对研究领域的游刃有余,更令人惊讶于他深厚的人文素养。
    “你对不可言说的进行探究,使你迷惘的生命终趋于成熟。”这是多年前,冯端先生翻译的奥地利著名诗人里尔克《黄昏》中的诗句,而这,恰好契合了冯先生本人多年来在人生和物理学上的追求。

(原载2007-05-20《南京大学报》)

 

 

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