文︱关品方
香港的高考状元大多数都希望读医科。做医生、从事医学研究,不是不好。但如果香港学生太侧重于学医,似乎思维不够扩阔,略显不足。应该多考虑新能源和新材料、高端制造、自动化、大数据以及人工智能等方面。具体点说,未来产业包括核能的家庭使用以及芯片设计和制造。这两方面涉及高纯度浓缩铀元素和单晶硅半导体材料。笔者今天介绍两位女科学家,王承书和林兰英。她们正是这两方面的专家,提供给香港的高中学生和大学生参考。
王承书和林兰英是平凡而伟大的女性,在祖国建设方面鞠躬尽瘁。她们继承了早期革命家的为国牺牲,在相对和平的客观环境下,她们在科学技术方面有所贡献,是承先启后、继往开来的典型。
笔者由是想起女英雄秋瑾的英勇事迹。她的诗词,笔者随手拈来,记得有以下这些句子。身不得,男儿列;心却比,男儿烈!算平生肝胆,因人常热。俗子胸襟谁识我?英雄末路当磨折。不惜千金买宝刀,貂裘换酒也堪豪。一腔热血勤珍重,洒去犹能化碧涛。金瓯已缺总须补,为国牺牲敢惜身?休言女子非英物,夜夜龙泉壁上鸣。祖国陆沉人有责,天涯漂泊我无家。成败利钝不计较,唯将热血向天洒。真是浩气凌云。
先介绍王承书。她是中国杰出的核物理学家,生平充满了传奇色彩,对祖国无私奉献。王承书于 1912 年 生于上海,自幼热爱数学和物理。1930 年考入燕京大学物理系,1934 年毕业,1936 年获得硕士学位。1941 年,她前往美国密歇根大学深造,1944 年获得博士学位。1951 年,她与乌伦贝克教授共同创建了 “WCU” 方程。该程式至今仍被科学界在各自领域广泛应用。“WCU”方程式里面有些什么?现在高考物理合格的学生都知道。物理学中的 6 个基本公式包括速度公式,重力公式,压力公式,欧姆定律,功率公式和热量计算公式。爱因斯坦相对论中的公式包括质能公式(即E = mc²),时间膨胀公式,空间收缩公式,能量动量关系,引力场方程,物质运动方程。
为什么质能公式把光速扯上?在人类认知的极限,时间的绝对速度为什么是光速?光为什么跑得最快?时间是客观存在、还是宇宙运动的表现?人类如果跑得比光还快,前进可否走向未来、后退可否回到从前?以上是笔者看完霍金的《时间简史》之后,总结出来的五个问题。
王承书是证明了 “索南多项式”的第一人,当年在国际学术界引起轰动。1956 年,王承书克服重重困难回到中国,投身于中国的物理学的研究和教授。她先后在多个领域做出了重要贡献,包括同位素分离理论研究、热核聚变研究和原子弹研制。
1961 年,她参与了原子弹研制工作,从此隐姓埋名长达17年。和邓稼先等一样,笔者对他们深怀敬畏,认为应该详细、如实地介绍这些“无名英雄”。王承书终其一生,关心科研事业,1994年去世(终年82岁),将积蓄捐献给 “希望工程”,遗体捐献给医学研究单位。
王承书的科研贡献包括与导师乌伦贝克合作完成了多篇有关稀薄气体动力学方面的重要论文,提出了处理多原子分子气体输运系数的《王承书-乌伦贝克方程》。她对麦克斯韦(Maxwell)气体的线性化、《玻尔兹曼方程》“碰撞算子本征值与本征函数”的研究成果,是现代动理学理论的经典。
王承书的研究成果奠定了中国在《铀同位素分离》方面的理论基础,实现了提取高纯度浓缩铀。她担任总设计师,设计了中国第一台大型浓缩铀扩散机,开创了《受控核聚变反应》和《等离子体物理》的研究。她解决了铀同位素分离包涵的重大课题,为中国第一座铀浓缩气体扩散工厂的建设作出重要贡献。她提出了开展激光分离法的研究,推动了中国激光分离技术的发展。(今天,以小型商用/家用核聚变设施提供新能源,将会是突破性命题;笔者认识蒋振宁(今年4月刚在香港辞世,享寿79岁);他在这方面有深入研究)。
王承书和她丈夫张文裕育有一子一女。在她因工作需要、离开家庭长达 17 年的岁月里,在孩子们的成长过程中,可惜母亲不能参予。当王承书 17 年后回家时(1978,66岁),子女对她的归来感到激动,称呼她 : “母亲,您是我们的英雄”;对母亲的事业和伟大付出表示充分理解,无比敬佩。
王承书平凡而伟大的一生,是奉献给国家的一生。她为中国的核事业和核科学的发展做出了不可磨灭的贡献。她的名字将永远镌刻在中国科学史上。王承书未能获得 “两弹一星”勋章,主要是因为她的研究领域不尽相同。王承书的研究是受控核聚变、等离子体物理和铀同位素分离。这些领域对我国的核武器和导弹事业极为重要,但与 “两弹一星” 勋章要求直接参与核武器、导弹和人造卫星的研发存在一定差异,主要是基础理论研究和应用转化研究的分别。
其次是林兰英(中国科学院学部委员,等同院士)。林兰英(1918至2003,享年85岁)是福建莆田人,中国半导体材料科学的奠基者和开拓者,被誉为“中国半导体之母”。她在锗单晶、硅单晶、砷化镓单晶等半导体材料领域的研究成果达到国际先进水平,为中国微电子学和光电子学的发展奠定了关键基础。
林兰英幼年为争取求学机会,7岁时以绝食方式说服家人让她入读砺青小学,成绩骄人,被保送到砺青中学;后来成为莆田高中唯一的女生。1936年(18岁)她考入福建协和大学(现福建师范大学)物理系,1940年毕业后留校任教,主讲《普通物理学》和《高等数学》,编写《光学实验课程》教材。1948年(30岁)赴美留学,在迪金森学院先修数学后转固体物理;1951年获宾夕法尼亚大学硕士学位,1955年(37岁)以论文《弱 X 射线辐照引起氯化钾和氯化钠晶体的膨胀》获博士学位,成为该校建校215年来首位中国博士、首位女博士。
林兰英随后加入索菲尼亚公司任高级工程师,主导研发硅单晶技术,推动公司申请专利。1956年她响应祖国号召欲回国,先被挽留后被阻挠,最后以母亲病重为由申请回国才获批。她故意携带大量美元现钞出境。一如预期,她遭到美国海关扣留搜查行李,结果被没收全部积蓄(6800美元,当年大约是3.5万元人民币等值),但因此避过了她暗藏的锗单晶和硅单晶各150克样品,未被搜出。如果写章回小说,题目可以是“美海关人员见钱开眼,林兰英慧黠瞒天过海”,极具戏剧性情节。
1957年,林兰英进入中国科学院(她月薪207元人民币,当年一般工农群众的月薪是36元人民币)。1960年她参与创建半导体研究所,历任研究员、副所长。1980年(62岁)当选中国科学院学部委员。
林兰英的科研成果是在半导体材料方面取得里程碑式的突破。1958年,她领导制造出中国第一根硅单晶(长8厘米、直径5.08厘米),使中国成为全球第三个掌握该技术的国家。单晶内的硅原子排列整齐划一、朝向一致,才能够发挥“半导”的作用,让光磁电离子朝特定的方向跑。这原理现在高二的物理学生应该都已知道。
她的研发成绩在锗单晶、砷化镓单晶等其他领域也成果显著,砷化镓外延单晶的纯度及电子迁移率都达到国际先进水平,卤化系统气相外延技术甚至达到国际最高水平。在空间晶体生长探索方面,她领导的研究,四次利用返回式卫星开展砷化镓单晶的空间生长实验,研制的微波低噪声晶体管、模拟开关集成电路的性能及良品率都大幅提升。她推广半导体单晶生长技术,支撑中国集成电路和光电子器件研发,参与4千位、16千位MOS随机存储器项目,两次收获中国科学院科技进步一等奖,为中国半导体产业和相关学科的研究奠定基础。这些都和中国的芯片产业紧密相连。
林兰英专注科研,一生未婚,被誉为“中国半导体之母”、“太空材料之母”。作为现代女性科学家的皎皎者,她倡导男女平等,推动妇女教育。她以“一切服从祖国需要”的信念终身奉献,影响深远,是中华民族无价的精神遗产。她以卓越的学术能力、坚定的爱国情怀,为中国半导体事业奠定基石,彰显了中国科学家在强国建设和民族复兴的过程中的使命与担当。
总结一下。王承书和林兰英,一个是新能源,一个是新材料。这两方面中国正跑在全球前沿相对领先的大道上。核聚变是这样,笔者认为纳米/埃米级的芯片设计和制造假以时日也是如此,中国都可以迎头赶上。香港的高考状元们大都喜欢选读医科不是不好,但如果能够提升对自己的要求,争取修读MD PhD做医学研究,在基因工程、生物科技、干细胞、中西医结合、以及高端医疗器材研发等方面,都大有可为。以上只是笔者一得之见,仅供同学、家长和教师们参考。
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