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永远的“追光者”王大珩:用毕生精力,造就“中华之光”

永远的“追光者”王大珩:用毕生精力,造就“中华之光” 光电汇OESHOW
2023-07-24
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导读:“两弹一星”功勋科学家的一生


编者按


四大光机所是我国光学事业的发源地,也是最早的光学体系根基。他们像母亲河一样,源源不断地向全国各地输送着光学人才。在四大光机所里,有很多有趣的人和事,正是他们的努力,奠基了我国光学事业的如今蓬勃发展。之前我们报道了几位西光所的大咖人物,从本期开始,让我们一起走近中国科学院长春光机所的那些人和那些事。



中国第一片光学玻璃、第一台电子显微镜、第一台激光器、第一台大型光测装备的主持制作,第一个遥感科学规划的主持制订,中国工程院和几大光机所的建立…..在中国光学事业从无到有、从有到强的发展历史中,这些成就都离不开一个人——

他是我国应用光学专家;

他是“863”计划的主要倡导者;

他是光学界公认的学术奠基人、开拓者和组织领导者;

他就是王大珩,一位用毕生精力推动中国光学事业发展的科学家,开创并发展了中国光学技术、光学计量、激光技术、光学玻璃、光学工程等领域的工作,为发展国家尖端武器而研制各种大型光学观测设备有突出贡献,为国家培养了大量光学科技骨干。

有些人在出生时被赋予的名字,已经预示了他一生的事业轨迹。“珩”字在辞典上有这样两种解释:(héng)一是形状像古代乐器磬的玉佩上面的横玉,寓意“美好、珍贵、独一无二、绝无仅有”;二是珩(háng)磨,一种精密仪器的光整加工方法。无论最初被取名为“王大珩”的期望是什么,“珩”字的这两种互不相关的含义都融入到了王老的一生中。

国难当头,一脚踏上科学报国路

时光倒回到20世纪30年代,十几岁的王大珩此时正处于对什么都懵懵懂懂,又充满求知欲的年纪。还在读中学的王大珩经常陪着研究气象天文学的父亲,观测气象和天文,也因此对科学仪器产生了很大兴趣。这些少年时代的科学熏陶,对王大珩后来研究应用光学和光学玻璃有着深远的影响。1932年,年仅17岁的王大珩考入了清华大学物理系,和「中国原子弹之父」钱三强及其夫人何泽慧成为了同班同学。

1936年,正处于动荡的时代,王大珩从清华大学物理系毕业后,留校当助教,后又以优异成绩考上该年度唯一的一个“史量才奖学金”名额,攻读物理专业研究生。原本他可以在清华大学稳定工作和深造,但日本的全面侵华战争改变了他一生。

毕业后,由老师带领乘坐火车南下旅行的途中,王大珩一行旅客被日本人野蛮地轰下了车,为他们走私物品让道。这种亡国的滋味让王大珩一生难忘。
1937年,“七七事变”后中断学业,王大珩跟随导师周培源离开北平南下。在天津南下的船上,一首《松花江上》,深深感染着王大珩,这也是他第一次听到。此后一生,无论是选择所学的方向,还是选择所从事的事业,王大珩都将报效祖国作为首要目标。

从天津到青岛,再到上海,然后到江苏宜兴。这一路下来,满腔愤怒的王大珩就想在兵工方面尽点力。经导师周培源先生推荐,他被介绍到南京兵工署弹道研究所,但日本侵略军逼近南京,后又随兵工署一起转移到武汉。撤退武汉后兵工署的工作无法开展,正当王大珩一筹莫展之时,传来了“庚款留学”招生的消息。1938年,王大珩顺利考取了留英公费生,希望能够学有所成,实现“科技救国、兴国安邦”的理想。

23岁的王大珩走进英国伦敦大学,在帝国理工学院学习,主攻应用光学专业,师从世界著名玻璃学家W.E.S.特纳,踏上了他的一生“追光路”。进校后不久就发表了关于光学设计的论文,也是他的第一篇学术论文——《在有球差存在下的最佳焦点》。其中,论述了光学系统中各级球差对最佳像点位置和质量的影响,创造性地提出了用优化理论导致以低级球差平衡残余高级球差并适当离焦的论点。直到今天,这篇论文还经常被国内外有关专著加以引用。
1940年,战争再次来到王大珩身边,第二次世界大战爆发,英国陷入战火之中。王大珩看到了战争中光学仪器大量而特殊的用途,进一步看到了光学玻璃基础而不可或缺的作用。因为军事上的需求,光学玻璃被西方各国视为战略物资,光学技术被各国视为机密,外国学生更是处处受限制,其中光学玻璃制造领域尤甚,而此时中国在这方面却是一片空白。
“不入虎穴焉得虎子”。为了学习到真正的核心技术,光在学校学习理论是不够的,1942年王大珩放弃了即将到手的谢菲尔德大学的博士学位,进到一家世界有名的光学玻璃制造公司——英国昌司,作为实习生去学炼玻璃工艺。放弃博士学位转而去做实习生,这未免有点大材小用。但在王大珩看来,这是一次难得的机会,只有深入实践,才能接触到实际应用中的光学玻璃技术,掌握保密性很强的光学玻璃制造的许多关键技术。
在昌司公司,他和另一同事研究稀土光学玻璃并获得专利。这项写着中国人名字的专利,是他到公司后的第一项科研成果。它不仅使昌司玻璃公司成为英国最早进入稀土光学领域的厂家,而且使王大珩成为英国最早研究稀土光学玻璃的人。
而在精密测量光学折射仪器方面,王大珩还发明了V棱镜折光仪,可以快速测算出某种玻璃的光性精确度,获得英国科学仪器协会第一届青年仪器发展奖,并在英国制成商品仪器。随后,王大珩将此技术带回了中国。

学有所成,一切只为国家需求

1948年6月,二战的硝烟渐渐散去,王大珩结束了十年的漂泊之旅回到了祖国。留学十年,就是为了“学成报国”,王大珩对这一刻充满期待。1949年,王大珩辗转来到大连,参加大连大学应用物理系的创建工作。

在此之前,有两条截然不同的路摆在王大珩面前,一是他原来的公司打电报叫他回英国继续任职,另一条路是到解放区开展科技工作。他选择了后者,到解放区创办大连大学。
王大珩带领大家白手起家,仅用一年的努力,将大连的教学和试验步入了正轨,建成两个同时容纳130人的普通物理实验室,能进行30种物理实验,满足了全校工学院和医学院学生的物理实验需要。
1951年,经钱三强推荐,中国科学院决定任命王大珩为仪器馆筹备委员会副主任,主持筹备工作。王大珩经过慎重调研,在考虑资金、气候、社会环境等多种因素之后,将建馆地址选在长春铁北天光路。第一批28个人自力更生、艰苦创业,1953年,中国科学院仪器馆正式成立(中科院长春光学精密机械与物理研究所的前身)。从此,王大珩开始了他一生的追求和梦想——发展祖国的应用光学事业。

王大珩担任仪器馆副馆长,并代理馆长主持仪器馆工作。他面临的是国家急需大量的科学仪器,但当时国内想制造精密科学仪器,却拿不出制造它的材料——光学玻璃。王大珩说:“我们想吃红烧肉,要从养猪做起。”他带领大家从制造自己的光学玻璃做起,他先是把龚祖同先生调到长春光机所,负责炼炉的建立;他又把从国外带回来的光学玻璃配方及制造过程中的技术资料全部铺展开来,他们的合作很快就取得了成果。

1953年12月是中国光学史值得纪念的日子——长春仪器馆熔炼出了中国的第一埚光学玻璃,结束了我国不能制造光学玻璃的历史。新中国的光学事业开始迈出了第一步。随后,第一台显微镜等仪器相继问世,光学工艺、光学镀膜、光学设计、光学检验、光学计量测试等精密技术也初步打下基础。
1957年,仪器馆完成了它的历史使命,更名为“中国科学院光学精密机械研究所”(简称“光机所”)。王大珩担任第一任所长。王大珩领导光机所组织了两次大规模的技术攻关,在短短的三个多月时间里,攻下了电子显微镜、高温金相显微镜、多臂投影仪、高精度经纬仪、大型光谱仪、万能工具显微镜、晶体谱仪和光电测距仪“八大件”科研项目,而且还研制出十余种系列的颜色光学玻璃,填补了新中国在光学和仪器领域的空白。

披荆斩棘,推动我国光学事业发展

1961年,中国第一台激光器便诞生于长春光机所,王大珩在解决晶体与氙灯的结构设计中起到了重要作用。长春光机所也成为了成为国际知名的从事应用光学和光学工程的研究开发基地。

光学不仅在我们日常生活中应用颇多,在原子弹、导弹的研究中更有着独特的地位。王大珩根据国家发展国防工程的需要,陆续开拓了红外和微光夜视、核爆及靶场光测、高空及空间侦察摄影、空间太阳辐射模拟、激光技术以及大气传输和目标、背景辐射测试等国防光学工程技术领域,推动我国光学事业实现“九天揽月五洋捉鳖”。

从20世纪60年代开始,王大珩主持研制成功多种大型光测设备:

1964年,中国成功地爆炸了第一颗原子弹。王大珩和他的同事们所负责的光学测试项目在原子弹爆炸试验中获得了圆满成功;
1970年,“东方红一号”卫星发射成功,他和团队研制的对地观测相机,带回了清晰的地面图像;
1980年,我国完成南太平洋发射远程运载火箭试验,他参与了船用电影经纬仪和船体变形测量系统的研制任务……
1986年,王大珩获悉美国“星球大战”计划后,与王淦昌、陈芳允、杨嘉墀3位科学家联名提出,发展我国的高科技的建议(“863计划”),有力推动了我国高技术的进步;还与王淦昌联名倡议,促成了激光核聚变重大装备的建设;1992年与其他五位学部委员倡议并促成中国工程院的成立。
“863”计划对后来中国科研的发展影响巨甚,今天我们熟悉的神舟飞船、蛟龙号潜水器等一系列重大科研成就都是该计划带来的硕果。






2010年,国际天文学联合会将17693号星命名为“王大珩星”。这份荣耀,王大珩当之无愧。王老将毕生精力献给了我国光学事业,他一生都在研究光,同时也赋予了自己光芒万丈,指引着后世“追光逐行”,推动我国光学事业快速发展。

参考文献:

1. 礼赞70年,致敬科学家|王大珩:中国光学之父.《知识就是力量》杂志,作者/尹传红

2. 中国光学事业的奠基人王大珩:以祖国强大民族振兴为己任.中国科协

3. 王大珩:永远的追光者.中国档案报,作者/雷婷、张夏杰

4. 我国光学界公认的学术奠基人、开拓者和组织领导者——王大珩.清华大学网站专题,作者/卢国琛

5. 王大珩:中国科学界的「追光者」.中国文化研究院

6.两弹一星功勋科学家——科教王大珩


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