《求是人对话》——周树云与朱邦芬

 

《求是人对话》是《苹果树下》的一个新创意,由一位曾获求是奖的科学家作为采访者,与另一位科学家进行深度访谈。对话双方也许是师友,也许是同行,也许只是单纯的粉丝与偶像。

第一篇《求是人对话》的采访者是清华大学物理系的周树云副教授,2013年求是杰出青年学者奖获奖人。在访谈中,她提出一连串的问题,引发她大学时的导师和如今的同事朱邦芬教授畅谈了他的学习和研究经历:包括他的三进清华(本科-研究生-教授);在“知识越多越反动”的年代坎坷的学习生活;做学问如何做到最好;与他亦师亦友的黄昆先生的学风与幽默;以及他作为学术环境的改革者,对在中国创建世界一流院系的战略与智慧,和作为教育家,对青年学者的殷殷寄 语。

 

对话人物

周树云——清华大学物理系本科,加州大学伯克利分校物理系博士。现任清华大学物理系副教授。

朱邦芬——清华大学工程物理系本科、研究生。曾任中科院半导体研究所研究员、清华大学高等研究中心教授、物理系系主任。中国科学院数理学部院士,1995年求是杰出青年学者奖物理组获奖人。

 

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周树云教授在2013年的求是奖颁奖典礼上代表杰青致辞

 

 

一进清华——深受“国家需要”鼓舞的六十年代大学生

 

 

周:

朱老师您好,其实我颇有一些问题想向您请教,不过一直也没遇到好的机会。我觉得今天正好借求是访谈,问一些我感兴趣的问题。

朱:

行。我们可以随便聊,聊到哪儿是哪儿。

周:

我看您的学习经历,您是60年代中期考入清华大学工程物理系本科。您当时选择工程物理系,有什么特别的原因吗?

朱:那时候对大学的学科专业并不了解很多。1964年10月份我们国家第一颗原子弹爆炸,我65年考大学时觉得原子弹对我们的国家安全很重要,所以报考了工程物理系。但实际上从我的家庭出身和社会关系来考虑,我是不适合考工程物理系的。因为我有个叔叔在台湾。他原来在“中国石油公司”做工程师,1948年去台湾高雄建炼油厂,后来就回不来了。所以我是有海外关系的,而工物系是有密级要求的。我进大学之前不知道,到了工物系之后才知道有密级这回事,也就是涉及保密的事,你是什么密级(绝密级、机密级、一般级等),就能接触什么密级的材料。我去报到的时候,碰到一件很奇怪的事:我发现别人的宿舍事先都已经分配好了,我却在门上找不到我的名字,不知道住哪个房间。一直到文革中期,别人才告诉我,说我的密级不符合工物系绝大多数专业的密级要求。

周:

您是属于一般级?

朱:

一般级。但是我的高考成绩特别好,所以工物系觉得把我放走有点儿舍不得,稍微有点儿犹豫,最后还是把问题解决了。所以我完全是稀里糊涂地进了清华大学工程物理系。

周:

60年代的大学生们对学工程物理是不是特别有热情?

朱:

对。我们那一届工物系是清华大学考分最高的,而且高干子弟也是最多的。我想,第一颗原子弹爆炸对我们的影响很大

周:

所以,您本科所学主要还是工程和核物理这方面?

朱:

是的。主要还是核科学技术,与原子弹有关的。但是我们一开始是不分专业的,三年级才分,所以大家一开始学的都是一样的。

 

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朱邦芬教授(中)在2013年求是沙龙上发言

 

周:

您本科毕业之后去了哪里工作?

朱:

1970年3月我去了江西。当时毕业分配是由工宣队、军宣队负责的。我们班留校的比较多,大约有十几个。留校的一般都挑出身比较好的同学。那个时候有句话叫“掺沙子”,就是指原来的教师队伍里很多人家庭出身不太好,属于资产阶级知识分子,所以就在我们那届挑些出身好、表现好的留下来。像我这样家庭出身不算好的就理所当然地被分配走了。我们那年分配还有个原则:如果你谈恋爱了,就尽可能照顾你们两个人,一起分到很远的地方,边远的地方。那个时候我们年级谈恋爱的很少,因为女生很少;我们班是“和尚班”,没有一个女生。像我这样没有女朋友的,就分到象江西、湖南、安徽这些相对不算边远的省份,我被分配到江西。

 

那时候江西省的领导机关还叫“革命委员会”,省革委会主任是程世清,后来算属于林彪集团的。他是比较“左”的。江西当时有个共产主义劳动大学很出名,江西的大学生学共大,早早就下去劳动了。因而程世清说,江西的大学生都经过了农业劳动锻炼,你们从外面分配来的都没有经过,先锻炼去。于是我又被分配到了位于高安的江西省军区五七农场。那原来是个劳改农场,基本上是劳改犯在那儿种田,还有点果树。后来说要分来大学生,就把劳改犯都赶走了。除了我们这些需要接受“再教育”的,农场里还有些军队里的“走资派”,如(解放军开国上将)陈再道、(上将)李志民,还有不少文革时被认为是有问题的人。他们的劳动相对轻松一些,就是管理果树。我们(大学生)一年要种两季稻子,一季麦子。我们的编制是部队编制,管理我们的都是正规军人,完全按照部队那一套,早上起来跑步,半夜紧急集合,要站岗;一个连分九个班,还有炊事班,吃的菜都是自己种的。他们还对我们进行“再教育”,什么书都不许看,连毛泽东选集都不让看。管理我们的军人很“左”,说:你们把老三篇、毛主席语录学好就够了,不要看其他的那么多东西(笑)。当时有的同学弄来了英文版的毛选,想顺便再学点外语,这也是不行的,连中文版都不让看。因为部队里管我们的人文化程度比较低,他们叫我们“老臭”,“臭知识分子”简称为“老qiu(四声)”,江西话。

周:

那时候和您一起去的大学生,在那之前都没有从事过这种农活或者体力劳动吧?

朱:

也有。也有从农村出来的,他们比较会干。我们原来在大学里每年也都要去农村干活,不过北方农村劳动和南方的还不一样,没有犁田、插秧、耘禾、割稻等等各种各样的农活。在南方,下田都要在田埂上走,非常窄,一下雨很滑,挑很重的担子在这上面走,要保持平衡不容易,很容易掉下去(笑)。当时在农场一年到头没有闲的时候。反正就是折腾你,不让你闲着,没事儿就让你去锄田埂上的草,去耘田!不仅我们没有闲的时候,连田里的稻子也没有安安静静的生长时间。因而花了大量的劳动,大量的化肥,两季稻的亩产加起来也还不到千斤。

周:

这样的生活持续了多久?

朱:

两年。两年之后,71年底,我不知道是否跟林彪事件有关,那年年底就把我们再分配出去了。当时程世清好像也快倒台了。我被分配到江西德兴铜矿,现在属于江西铜业公司,当时号称是亚洲最大的露天铜矿。我被分到选矿厂做电工,大概做了两年。

周:

大概您大学所学的知识在这里还能派上一点用场(笑)。

朱:

对。修马达,架电线杆,高压开关操作,各种电工活我都干过。两年以后我被调去做技术员,电气技术员。后来我自己再弄点自动控制、仪器仪表,边干边学。一直到1978年,说可以考研究生了,我就报名考了。

周:

您从本科毕业到报考研究生,大概过了......

朱:

8年。

周:

这8年时间,基本上脱离了物理研究。

朱:

对,基本是脱离的。考研究生前临时再把书拿出来翻翻看看,准备考试(笑)。当然这八年也自学了点东西,一个是学了外语,原来我中学学的是俄语,大学只学了一年英语。

周:

所以您在矿场、当技术员的时候......

朱:

自学了点英语。另外像当时的电子学、电工学都自学了不少,还包括自动控制。

周:

这是一段非常特别的经历(笑)。

朱:

对(笑)。

周:

我想与您同龄的不少人都有类似的经历——一个断层。

朱:

对,不少。我们清华70年毕业的有两届,一届是64年入校,一届是65年入校。这两届毕业生后来选上院士的比例比其他各届都要高很多。几年前曾经有人问过这样一个问题:为什么这两届学生(知识)学的最少,当选院士的反而会比较多?最新数据我不知道,前几年清华的统计是,70届总共出了10个院士。前面69届、68届、67届、66届,都比这个数字少很多。这是为什么?我分析主要有两点原因。第一点呢,因为这些人当时工作分配大多很差,很想改变环境,所以文革后第一次招研究生的时候,很多人都报名了。而很多高几届的人呢,单位要稍微好一点,年纪也大一点,不爱动了,报考研究生的人就少很多。其实当时中国的研究生教育是一个空白,包括我们的老师,在学术上与外面也脱节了十年,所以这第一批研究生恰逢比较好的机会,后来很多人还有机会出国留学,进一步学习。这些人虽然原来底子较差,但有机会学到新东西,而且当时国家也缺人才。这是一个原因。

 

第二个原因呢,我自觉得,也符合我现在所鼓吹的人才培养观:一个人的成才主要不是靠学校里学的这点知识。你离开学校的时候就学了那么点儿东西,毕业后的长进主要还是要靠自己去学,去研究。因此自主学习、自主研究的能力非常重要。有的人自学能力比较强,后来能不断地进步;有的人是好学生,老师布置的他做的很好,老师没有教的他就不会。这样他以后的进步就比较慢。我们这批人在学校里学的知识比较少,当时都渴望学习。后来毕业出去了,很多东西都不懂,别的本事没有,自学能力有的人可能还比较强,自己后来杂七杂八地也学不少。原来所学知识比较少反而迫使这批人更多地去自学,这实际上对这批人是一种锻炼。这是我当时对这个问题的两点解释。

 

 

二进清华——固体物理研究生班

 

周:

一个很特殊的时代。不过,我觉得您说的自主学习的能力确实在任何时代都很重要。后来您是通过固体物理研究班回到清华大学学习,您能否谈谈您在固体物理研究班的学习经历?

朱:

好。固体物理班上有几位我们班当初留校的同学,比如(后来的清华大学校长)顾秉林。开始考研究生,我首先想到的就是回清华。我当时写信给我的同学,他们告诉我固体物理班招生,所以我就报了固体物理。

周:

70、80年代的时候,固体物理还是相对比较新的学科。

朱:

对。清华原来没有固体物理,工物系原来有材料物理、理论物理这些相关专业。杨振宁先生72年第二次访问中国时跟周总理讲,基础研究很重要。当时他访问西安交通大学,看到许多教授在劳动,在用手分拣电阻,就说:中国应该重视基础研究,应该有一批人去从事基础研究,让这些有成就的科学家做这些简单的工作,是不好的。之后周总理就和后来北大的负责人周培源说了这个事,意思让北大、清华这两个学校来抓一抓基础科学。北大听了之后还在讨论研究,而清华行动比较快,很快就组织了四个研究班,固体物理班是其中一个,专门招收一些刚留校的毕业生。73年的时候,我出差到北京,看到我们这批老同学,他们学的都挺带劲的,住在大学生宿舍里,晚上10点钟都还在自修,脚泡在盆里,边洗脚边还看着书。我当然很羡慕,后来一有机会就赶紧报考了。临时抱佛脚,考的还可以(笑)。

周:

当时是清华大学物理系?

朱:

那个时候没有物理系,还是工物系。

周:

那是在物理系恢复前的四年。后来物理系复系之后,是不是很多人就回到物理系这边了?

朱:

对。当时工物系分到物理系的有理论物理、固体物理、加速器教研组,还有核物理教研组。其他几个专业还留在工物系。

周:

固体物理研究班当时虽然规模不大,只有不到二十人,但是这些人中间出了很多杰出的人物,对82年后清华物理系的恢复和建设起到了重要的作用。除了您之前提到的两个原因——自学能力以及大环境的影响之外,您觉得在办学方面,这个研究班有什么独到之处吗?

朱:

独到之处其实还是这两点。因为清华办固体物理班,主要负责人是熊家炯老师,他是学核物理出身的,实际上对固体物理不太懂。另外还有张宏涛老师,他原来是学材料的,教研组里几位年轻的老师,对固体物理懂得也不多,所以很多学生都自己找题目去研究,自己去学习。老师一方面和我们一起学习,另一方面为我们的学习创造了尽可能好的条件。当时清华固体物理请了(美国著名凝聚态物理学家)P. W. Anderson来讲了两个月的课。我跟一个同学负责整理安德森的讲课录音,当然很费劲。录音一遍遍的听,一方面要听内容,一方面要听英文。这样的学习环境,好处是没太多历史包袱,而且一开始学的就是比较前沿的知识,例如安德森讲的是他那本当时尚未出版的专著“Basic Notations of Condensed Matter Physics”中的部分内容,而我们当时的固体物理教材是Ashcroft和Mermin的经典教材《固体物理》。所以,一开始接触的都是最新的知识。我想这是一点。第二点呢,整个学风很好。文革之后,整个国家欣欣向上,风气都非常好。很多人都觉得被耽误了十年,要挽回来,所以非常用功,非常努力,而且整个社会风气、学风都比较好。

 

 

半导体所二十年——黄朱模型;“做到第一”和“做到最好”

 

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黄-朱模型”的两位作者在讨论问题(左为黄昆先生)

 

周:

您硕士毕业之后,就到了半导体所工作?

朱:

对。我在那里工作了差不多20年。1981年到2000年。

周:

那也是您学术上非常高产的时期。八、九十年代正是半导体物理和超晶格蓬勃发展的时代,您能向我们介绍一下当时您最著名的工作——半导体超晶格光学声子模式“黄朱模型”的背景吗?

朱:

我到半导体所,是跟黄昆先生一个组。1977年黄昆到半导体所做所长,他觉得半导体所的物理研究应该加强,就成立了一个物理研究室。物理研究室里面有个理论组。黄昆作为所长,本人的研究也在理论组里。当时理论组有十个人左右。在进所前黄先生对我先进行了一番面试,之后就把我安排在理论组里。70年代末、80年代初的无序系统理论领域是很活跃的前沿领域,领头的四个科学家被戏称为“四人帮”,以安德森为首,很有名。刚进所时我在进行非晶态半导体的理论研究,而黄先生那段时间的主要兴趣在无辐射跃迁,多声子跃迁问题。所以后来我开始跟黄先生做多声子跃迁的研究,再后来也一起研究了一点量子霍尔效应,在这之后我们的兴趣就慢慢转到半导体超晶格和量子阱了,因为当时觉得这个领域很重要。

 

1985年我到瑞典访问了半年,研究半导体GaAs/AlAs超晶格中的声子和拉曼散射。回来以后,我向黄先生汇报在瑞典的研究工作,包括超晶格光学声子,拉曼散射等。我当时研究的声子实际上是一种特殊的声子,它的传播方向跟超晶格的界面是垂直的。在这种特殊情况下,声子的纵模跟横模是完全解耦的。所以,黄先生问我一个问题:如果声子是朝着斜的方向传播(即声子传播的方向与界面不垂直)该怎么办?他的第二个问题是:你研究的超晶格是由2种极性半导体构成的,而极性半导体中的光学声子存在纵模和横模的分裂,这主要是由于库伦作用的影响,这里你是怎样考虑超晶格中光学声子的库伦相互作用的?当时黄先生提的这两个问题我都回答不出来。后来我读文献,正好看到了Cardona【Manuel Cardona,西班牙固体物理学专家】研究组所做的一个实验,他们认为描述超晶格光学声子原来一直沿用的介电模型是不对的,跟他们的实验结果不符。于是Cardona认为必须修改边界条件。原本是静电边界条件,就是说,静电势在界面处等于零,应改成力学边界条件,也即光学位移在界面处等于零。Cardona85年在PRL【按:Physical Review Letters(物理评论快报)】上就超晶格光学声子问题发表了两篇文章,我看了以后觉得他们的边界条件修改并没有太多的道理。但到底什么是对的呢?我于是跟黄昆先生开始着手研究这个问题。当时国际上许多人对这问题感到很困惑。比如说,超晶格中的光学声子存在限制的类体模和在界面极大的界面模,Cardona的这两篇文章发表在同一期PRL上,一篇是讲介电模型推导出来的类体模与实验不符,应修改边界条件;紧接着的另外一篇却说,界面模跟实验符合得很好,而界面模恰恰是从同一个介电模型推导出来的。这很让人困惑:为什么介电模型用在类体模这儿不行,用在界面模又可以?到底超晶格中的光学声子应该是怎样的模式?我跟黄先生从86年开始研究这个问题,直到88年发文章,做了有一年多点。这一年多我跟黄先生讨论的非常多,我记得88年春节我上他家拜年,我们俩还讨论了很久。所以那段时间,实际上我跟黄先生整天就翻来覆去地讨论这些问题。

周:

这也是当时半导体研究的一个非常受关注的问题。

朱:

当时很多人都觉得这个问题很有意思,但怎么解决并不知道。所以,我们做的应该讲还是当时国际上比较关注的工作,一共发了三篇文章,建立了被国际学术界后来称作“黄朱模型”的超晶格光学声子模型。其要点有:(1)类体模的光学位移和静电势在界面均应是节点,据此给出了类体模的解析表达式。(2)界面模与类体模之间存在内在联系,界面模具有强烈的各向异性,当声子波矢与超晶格生长方向平行时,界面模演变为半波长等于阱宽的驻波;并且,声子色散引起界面模与频率相近的类体模之间的混合。

当时存在三种超晶格光学声子模型:最早的介电模型,Cardona提出的波导模型,以及我们提出的(黄朱)模型。后来(加州大学伯克利分校的)Peter Yu等人的实验证明,我们的模型最符合他们的实验结果,后来大家都认识到,原来介电模型产生的问题在于,当它所处理的类体模是简并的时候,便无法确定类体模的模式,这时不能简单套用静电边界条件,主要的毛病就在这个地方。对于界面模来讲,因为它不是简并的,所以完全正确。

周:

当时大家对这个研究方向都很关注,显然竞争也蛮激烈的。其实我们现在做科研很多时候也讲究一个时效性。做一流的学者,you either be the first one, or be the best one(要么做第一人,要么做最出色的),您如何看待这两者之间的平衡?

朱:

实际上做研究,很多credit(功劳,赞誉)都归功于最早的、第一个人。一般挖“金矿”,第一个人最容易挖到好东西,然后最多的credit归他。后面的人,因为是别人挖过一遍后你再去挖,很费劲,难度要大很多,挖到的可能也不一定是最重要的成果,最好的往往已经被别人挖掉了。所以,科学研究最重要的,首先是能提出一个好问题,在别人不重视,还没发觉这里面有比较重要的工作之前,你能看到,然后去做......

周:

有这个洞察力!

朱:

对。洞察力很关键。我觉得我们中国的研究总的来讲在这方面比较欠缺,就是不善于提出好的问题。一旦已经有一个好问题(被提出来),再去解决,这个方面我们的训练、我们的能力还可以。这当然与我们传统的教育模式有关系,我们习惯做习题,认为书本总是对的,给你一个题之后你可以解决得很好。很多人出国做研究、访问,可以把别人给他的研究课题完成得很好,能发很好的文章,但是回来之后,比如说自己带学生的时候,就不善于提出好问题。我觉得总的来讲我们这一块比较欠缺。

周:

对,创新,善于提出好问题的能力。

朱:

对,创新。这是我们跟国际一流的、顶尖的科学家的主要差距,就是提出问题的能力。但现在我觉得这个差距在慢慢缩小。至少目前来看,我们国家的研究发展得很快,看到哪个问题很重要,在别人做出比较好的结果之后,我们马上就可以(接上去)做,而且做得很好,做得好的组也很多。比如铁基超导、拓扑绝缘体这样的方向,中国人能很快跟上去,并且成为世界上做的最好的几个研究组之一。但实际上,譬如铁基超导,最早并不是中国人提出来的;拓扑绝缘体,最早也不是在大陆这边提出来的。我们赶热潮的能力很强,但是自己开创一个潮流,开创一个领域,这方面我觉得还比较欠缺

 

我在2003年刚当上清华物理系系主任的时候,曾在《新清华》【按:清华大学校刊】上写过一篇文章,《什么样的物理系算世界一流》。我当时提出了四个台阶——第一个台阶:就是做了一些有价值的工作,能够发SCI论文,这是一个起步阶段,一个起码的条件。第二个台阶:可以在一个领域,就一个问题做出一些有影响力的工作,在一些高影响因子的杂志上发表比较深入的、水平比较高的文章。第三个台阶就是,在一个领域里,能持续做出系统的高水准成果,例如人家都知道清华大学物理系有某个组是国际上某个领域最好的几个小组之一。如果这个领域要召开国际会议,邀请报告,必然会邀请你。而第四个阶段是要成为这个领域的开创者,要引领潮流。我觉得一个系里面如果有几个能够引领国际研究分支领域的组,那么这个系就毫无疑问是世界一流的。所以我当时借用了清华原来一个教授的话【按:为原清华大学物理教师赵静安】,文革中“斗私批修”的时候,他说自己原来有一个个人成名成家的计划,叫做“30成名,40成家,50威震天下”。后来我就说:我们物理系的第二步是成名,有一批教授在国际上有点名气;而第三个阶段就是要成家,大多数同行都知道,比如某某领域清华物理系做得很好,这算是成家;第四个阶段就是威震天下,清华大学的某人、某个组开创了某个领域,在这个领域引导世界。

现在我觉得物理系已经有一批研究组、一批人走上了第三个台阶,如拓扑绝缘体研究,碳纳米管的研究和应用,但是要说开创某个领域,这方面还差一点。评价一个系一个学校,我觉得当时提出这四个台阶“四步走”,还是比较可操作的。不完全看SCI,SCI当然要看,并且是重要的,但是到了一定阶段后,不能光看你发了什么文章,发表在哪儿,还要看它在整个领域的影响力。

 

 

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