黄昆固体物理pdf 人物特写:固体物理学家林兰英先生
她的聪明,改变了母亲重男轻女的观念
林兰英先生对文学没太多的嗜好,但她爱读巴金先生的《家》。这是因为她小时候的“家”就如《家》一样人多,一样关系复杂,一样歧视女性。《家》中的高淑英为自由地接受教育付出了艰辛的努力,最后在觉慧的帮助下走出了《家》的樊篱……这小说中的高淑英仿佛便是生活中的林先生,她很爱这个性格坚强的女性。林先生在“家”里为争得读书的权利也进行了艰难的奋斗,仅仅没有离“家”出走罢了。
她有两个弟弟、四个妹妹。妹妹因是女儿身而被送了人。林先生幼年幸免被送人的命运,得益于她是长女。封建家庭里“长子”抑或“长女”,都意味着必须担负责任和义务。林先生幼年的责任和义务是做家务、看护弟弟。她六岁就熟悉家务,可做好供全家人吃的两大锅饭。
幼年的林兰英勤劳敏学,心灵手巧,许多事她做起来轻松自如,尤其是刺绣剪纸,做得格外漂亮,剪出的“公鸡报晓”、“嫦娥奔月”、“喜鹊登枝”等名目繁多的窗花,总让堂姐妹们格外羡慕。在那个封建的深宅大院里,她与堂姐妹们的不同之处是她向往外面的世界。在没有大人在的时候,她通常会爬上高高的木梯,站在青色的高围墙边向莆田县城里眺望。一天,她对后院盖起的两座小新楼细细观望,不小心被三祖父看见了。三祖父便挤兑她说:“你看什么?你将来是要嫁出去的人,这房上的瓦一片也不是你的!”
不敢吱声的她却在心里说:“等我嫁出去时,非要把房顶上的瓦拿几片走不可!”
又一回,她站在前庭院的一块写有字的石碑前细细思量。不料被母亲看见了。母亲说:“你也不认识字,看这石碑有什么用?”“谁说我不认得呢!不信,我就读给你听。”她真地读出了石碑上的字———“家不在丰,贵在能守;业不在盈,贵在可久;礼以律身,书不释手……”
这颇令母亲意外。原来,前些天在上海读书的父亲回家时给她一字一句地讲解过。现在,她面对石碑思索的正是那个“书”字。她想读书,便向母亲脱口直言:“妈妈,我要上学读书!”“你干活干得好好的,怎么一下子想到要上学读书,这是谁告诉你的?”“没有谁告诉我,是我自己想的。我已经6岁了,可以上学读书了。”“一个女孩子读什么书,‘女子无才便是德’!你看看,你的堂姐们都没读书。你应该像她们一样学女红,以便将来挣钱生活……”
面对母亲的阻拦,她苦闷了好多天,但她没有气馁,又去找祖父在母亲面前说情。但母亲还是不同意。林兰英死活不依,死心踏地要读书,接着就与母亲闹,把炊具摔得叮当作响,饭做得半生不熟,菜里要么放好多盐,要么一点盐也不放……最后,她把自己反锁在一间小屋里,不吃不喝,无论谁敲门也不开,任谁叫也不应。这可把家人闹怕了,纷纷劝说母亲让她上学。祖父趁机说:“你就让她去吧!她一个小孩不懂事,以为读书是好玩,玩些日子,她自己觉得没意思就不会去了。你看英子已三天不吃不喝,再下去,出了事可怎么办呢?”
母亲不得不屈从于女儿,答应她读书可以,但家务活一点儿也不得少干。
从此,林兰英每天早起烧好饭,然后背着书包去上学,下学后赶回家烧饭……长此下去,她养成了每天睡6个小时觉的习惯,这习惯延续了几十年。
林兰英在家乡砺青小学的成绩始终在有着40多名男女学生的班中占居前两名。校长彭介之注意到这位聪明又勤奋的女生,决定保送她上中学……
1930年秋天,林兰英进入砺青中学初中部一年级。她在校的各门功课都非常出色,尤其是数学。第一学期她得了全年级第一名,第二学期仍是第一名,直至第六学期她都保持全年级第一。
由于林兰英成绩一直优秀,母亲听到外人的赞誉也越来越多,心里逐渐感觉到女儿给林家带来了不尽的荣光。母亲轻视女性的观念动摇了,不愿女儿读书的意识消失了。一天,初中毕业的林兰英对母亲说:“妈妈,您还让我读高中吗?”
“让,怎么不让呢!”母亲高兴地说,“不仅让你读高中,还让你读大学。不仅让你读,就是你的两个弟弟结了婚,也要叫他们的媳妇去读书。”林兰英非常激动,她终于靠自己的能力博得了母亲的喜爱,改变了母亲的观念,争得了读书的权利。
林兰英考取了莆田中学高中部一年级。全年级只有她一个女生。开始有男同学爱在她面前表现自己聪明,也有男生讪笑、讽刺她,她都默默不语。第一学期结束了,她考了个全年级第一名,弄得好逞能爱虚荣的男生们极不自在,纷纷做出赶超她的计划,有的甚至使些小伎俩令她难堪。可她并不计较这些小伎俩,知道那些浅薄的男生根本不是她的对手。第二学期结束时她又考了个全年级第一名,把全年级的男生都镇住了。男生们自愧不如,进而对她敬而远之……
这时,莆田中学搞起了学生运动,林兰英对运动本无兴趣,转学至莆田县惟一的一所教会女子中学———咸益中学。在咸益中学,她又连续四个学期考了四个全年级第一名。1936年,林兰英以优异成绩考取了福建协和大学数学系……
她的智慧,赢得了国外人士的称赞
1940年,林兰英作为优秀生留校任助教,教授普通物理学、高等数学、光学、物性声学、电磁学……
1947年5月,协和大学与美国宾西法尼亚州迪金森学院建立互换留学生的关系。1948年8月,林兰英启程赴迪金森学院数学系留学。
这是一所由美国政治家约翰·迪金森的姓氏命名的学院。到学院不久,她便引起师生们的关注。就说她学法语吧,当初她想请法语教授斯隆先生给她做点课外辅导,哪知斯隆教授却说,你还是学点别的语言吧,法语对东方人来说是很难掌握的。林兰英没听斯隆教授的建议,很不服气教授的观点,埋头苦学了两个星期。两周后的考试,她得了相当于中国90分的“Aˉ”,接下来她成了班里法语成绩最好的一位。面对学生的成绩,斯隆教授颇有感触地说:“这个中国姑娘,真是令人不可思议。”
“她是一个不可多得的东方才女。”这是数学系主任埃尔教授对林兰英的评价。林兰英一流的数学成绩颇得埃尔教授的喜欢。埃尔教授有忙不过来的事,便请她去帮忙。当时埃尔教授正编写一部《微积分》专著,邀请林兰英将书中拟就的习题一一做出正确答案。林兰英抽空完成了这一任务。当教授细看了林兰英简洁的答案后,心中溢满了喜悦。他惊叹她解题的独特思路,感觉许多演算步骤比自己做的还要简约明快。林兰英是埃尔教授最得意的学生,“东方才女”也成了埃尔教授常在同事、朋友面前称赞林兰英的用语。
一年后,林兰英获得了该学院授予的数学学士学位,并同时获得了美国大学荣誉学会迪金森分会奖励她的一枚金钥匙。
金钥匙是智慧的象征,奖给林兰英也是一种特例。通常情况下,金钥匙是奖励在校连续四年学习成绩优秀的学生,而林兰英却提前三年获得了它。
这枚金钥匙,如一张畅通无阻的通行证,拥有了它,林兰英便可打开美国各地的学会大门,不受限制地参加广泛的学术活动。
埃尔教授有感于人才难得,关切地对林兰英说:“我要推荐你去芝加哥大学深造,你会在那里获得数学博士学位。”但林兰英并没有心动。因为1948年美国贝尔实验室的物理学家运用固体物理理论解释了半导体现象,并与冶金技术结合制成了世界上第一块半导体锗单晶,轰动了全世界。有过物理教学经验的林兰英,深深地被这一新事物所刺激。她的心中始终装着祖国。她从这一学科给美国带来的巨大物质效益,感受到固体物理对一个国家增进国力的作用。因而,当她已获得数学学士、紧握了这把开启自然科学之门的钥匙之后,再不想在数学王国里走得更远,而是想去物理世界远走一程。1949年深秋,林兰英走进了美国费城宾西法尼亚大学研究生院,开始了固体物理的研究。一年后,她获得固体物理学硕士学位,又一年后,她又向博士学位靠近……
众所周知,博士生须掌握两门外语,而在美国读博士,英语是不在外语之列的,就是说,林兰英在现有英语、法语之外需再学一种语言。她选学了德语。几年后,林兰英学成了德文,受到高度好评的博士论文《弱X射线辐照引起氯化钾和氯化钠晶体的膨胀》也发表于美国物理学界最具权威的《物理评论》杂志上。这是1955年夏,林兰英成为宾西法尼亚大学建校115年来的第一位中国博士,也是该校有史以来的第一位女博士。
导师米勒十分认可她的创新思想,说“她要是去搞半导体材料,是一位非常出色的人才”,于是推荐她去纽约长岛专司半导体研究的索菲尼亚公司任高级工程师。她到公司时,公司正为老是拉制不出硅单晶而苦恼。林兰英请求公司让她细看一遍拉制硅单晶的全过程。她细看时便发现,石英坩埚在熔化硅的反应过程中,形成了大量的一氧化硅,这东西凝固在籽晶上,待硅本身熔化后,其表面格外干净,可籽晶上却缠绕着一堆一氧化硅,显得十分纷乱……这便是拉不出硅单晶的症结所在。而公司研究者恰恰忽视了这一点,他们一直陷于抱怨氩气不纯的误区里。
林兰英针对问题提出具体建议,公司采纳了她的建议,两周后便拉制出了高纯度的硅单晶。
时隔不久,又一难题难倒了科研人员:拉制锗单晶时,位错密度总也降不下来。正好林兰英陪一英国学者在公司考察,他们在看锗单晶拉制时交谈。这交谈引发了她的灵感。她观察到实验中只有半椭圆形的石墨舟,这半椭圆形石墨舟使热场分布不够均匀,若改换成完整的椭圆石墨舟便可让热场分布均匀,位错密度便可降下来。这一思想又获成功。她还有两篇论文的内容被公司列为专利技术……
她得到公司的奖励,一年三次提增年薪,成了公司最活跃最受人关注的人物,一致的看法是:“她有一个常人无法比拟的头脑,很多难解的问题即使是她没有遇到过的,经她的头脑一过,立即便有了答案。”
她的“常人无法比拟的头脑”有着惊人的记忆力,与她一起工作过的中外人士无不为之惊叹。她的记忆准确、持久,对数字有天然的敏感。她多次去前苏联讲学,其学术造诣、对数字记忆的准确和演讲口才令听者叹服,赞叹中国有如此了不起的女科学家,不愧是个古老智慧的民族!
1980年11月,林先生赴朝鲜讲学,一连讲了6天,没用讲稿,思绪如清泉流淌,折服了所有的听讲者。他们说:“我们听过不少科学家的演讲,但数你最好。”金日成专门抽时间接见了她。
她的贡献,填补了中国半导体材料的空白
半导体是一种介于导体与绝缘体之间的物质。在我国说起它,许多人会把它与收音机联系起来,甚至误认为半导体就是收音机。实际上,收音机是我国用半导体材料生产的第一件民用产品。
林先生是在索菲尼亚公司见到半导体收音机的。那一刻她脑子里闪现一个念头:我要让中国早些拥有半导体收音机。但这得先拥有半导体材料。她又想,要在最短时间里使中国半导体材料研究赶上先进的美国,立于世界的前沿。
林先生1957年春节回到阔别数载的祖国。她回国时,我国的半导体研究才刚刚起步,在苏联专家指导下,我国制定了《全国十二年科学技术发展远景规划》。“规划”将半导体列于其中,只是“规划”将制作硅单晶划至10年后的1968年,当然,这与林兰英的理想离谱太远。正是林兰英回到祖国,介入了半导体的研究,才使我国硅单晶的成功拉制较之“规划”提前了许多年。
她来到了中国科学院应用物理所半导体研究室材料组。在艰苦的环境里,平庸者总会抱怨一无所有,智者却能有所创造,有所作为。一切从零开始,从无到有,她工作得那么起劲,每天都精力充沛又信心十足地工作十多个小时。仅半年,就在她回国那年的秋天就有了可喜的收获———拉制出了中国第一根锗单晶。又经几个月的苦苦奋战,至次年春,材料组向北京电子管厂提供了两公斤N型和P型锗单晶。就在这一年,中国拥有了半导体收音机……
林先生回国时,美国的锗单晶已退居其后,硅单晶占了主导地位,成了半导体材料中的一面“旗帜”,其性能与用途比之锗单晶更市场化一些。为早点拉制出硅单晶,林先生煞费苦心。仅就所需的氩气而言,当时中国生产不了,外国也进不来(禁运品),让她苦恼极了。她成天想着它,在家里经常想得发愣。母亲见状,便重重地敲响桌子,让她回过神来。上班或回家乘车,好几次过了站。经过她苦思冥想,终于有了应对的办法———采取抽高真空的技术进行拉制。
1958年秋天,她又迎来了一个收获的季节,她用心操劳着的、以智慧浇注着的、盼望期待着的中国第一根硅单晶诞生了!这根乌光锃亮的长8厘米、直径5.08厘米的圆柱体硅单晶,至今让她记忆犹新,想来心动。
但,这还是一根用制备锗单晶的炉子拉制出的一根位错硅单晶。所谓“位错”,便是原子排列如一阵容不齐的队伍,首尾失顾,难以一贯到底,电流通过就显混乱。要拉制出无位错硅单晶,一是单晶保持平静不受震动,二是籽晶进入坩埚对中要十分准确。这需要一台设计合理、质量上乘的硅单晶炉。
林先生考察了苏联封闭式硅单晶炉。经几个月的试验,她发现,“老大哥”的炉子有难以弥补的缺陷。林先生想来想去,决心自己设计一台中国式的硅单晶炉。
她又沉浸于苦苦思索之中。“你还不如搞成一个圆的,只在前头切一块开个门就可以了。”一位老工人的建议激发了她的灵感。1961年的深秋,由林兰英主持设计加工的中国第一台开门式硅单晶炉制造成功了!
这中国特色的硅单晶炉解决了既可开门又可保持炉内高真空度的难题。1962年春天正式启动拉制工作。没有任何意外,一切都在林先生期望之中。中国第一根无位错的硅单晶拉制成功了!经检测,其无位错达国际先进水平!
这台硅单晶炉荣获了国家新产品奖,也备受日本关注。1963年,东京举办国际工业博览会,日本特邀这台硅单晶炉赴东京参展,吸引了世人的目光。后我国生产了900多台,远销东欧诸国。
科技在不断发展,林先生紧盯半导体科学前沿。就在无位错硅单晶诞生后,林先生加紧了不仅可应用于微电子领域、而且可应用于硅单晶不可涉足的光电子领域的砷化镓单晶的拉制。1962年10月的一个半导体学术会议上,林先生拿出了砷化镓单晶。经鉴定,砷化镓单晶的电子迁移率达到当时国际上最高水平。
就像林先生在校读书时名字总与“第一名”紧密相联一样,她的名字一直与我国半导体研究的众多“第一”连在一起,这让她付出了常人想象不出的艰辛,也让她领略到事业至上的美好。
1964年,由她参与的我国第一只砷化镓二极管激光器问世。
“文革”开始那年,她还与我国第一位女院士林巧稚一同登上天安门城楼,事后便跌于“文革”的沼泽中。1973年还在“文革”风雨中的她,第一次提出用汽相外延和液相外延法制取砷化镓单晶,后来,砷化镓汽相外延电子迁移率连续4年居国际最高水平,至今还处于国际领先地位。
80年代,她开创性地提出在太空微重力条件下拉制砷化镓的设想。1987年8月,我国终于在第九颗返回式人造卫星上拉制出了第一块高质量低缺陷的砷化镓单晶。林先生因此被誉为“太空半导体材料之母”…… 她的爱国情,感动了无数的国内外人士
爱国是个古老永恒的话题,也是个常说常新的话题。
林先生爱国。80年代中期,她去美国几所大学访问,向那里的中国留学生说了这样一段话:“不能用50年代的条件要求你们,因为时代不同了。但无论是50年代还是80年代,甚至是21世纪,有一个我们大家必须遵循的共同点,那就是凡是炎黄子孙,你应该把你的黄金时代贡献给祖国的科学事业。”
林先生在美国学成后便想回国,只因受到美国政府的重重阻碍。1956年在日内瓦国际会议上,中国政府经过艰苦的努力才与美国达成中国留美学生可以自由回国的协议。林先生得知此消息兴奋不已。她于1956年6月以“母亲重病”为由,向印度驻美国大使馆提交回国申请,9月使馆通知她填写有关回国事宜的表格。
这时,她也向所在的公司递交了辞职报告。公司主管十分意外,说:“我正在考虑给你提薪的问题,相信那个数字是不会让你失望的。你回到历经战乱的中国,只会过一种大大低于美国生活水准的生活。”
公司老板的话也不无道理。林先生回国时索菲尼亚公司给她年薪10000美元,回国后每月才207元人民币,这钱供父母、外婆、侄儿、侄女和她六口人的生活。她从回国直至1974年才住上有暖气的房子……但林先生一生对金钱不存奢望,只对事业科研有兴趣。她去前苏联讲一个月学给她1000卢布,她觉得这卢布带回来也没用,就买了不少科研所需的大大小小的马达带了回来……
面对公司的挽留,她无所动心,执意要回国。一对美籍华人夫妇从费城驾车赶至长岛劝说林先生留美,林先生说:“您要说服我不回国就像我要说服您回国一样是不可能的!”
但最后的难度还在联邦调查局的刁难。她早就是联邦调查局“心中有数”的人物。几经阻拦无效后,他们来了最后一招儿———在她登船之前将她的行李物品翻了个遍。见无利可图又对她搜身,只搜出一张6800美元的旅行支票。这支票被海关无理扣留,直到23年后的1980年,由中国银行出面才将其索回……
最让林先生没料到是,“文革”后,美国联邦调查局还在留意她。敏感的联邦调查局知道“文革”中的林先生有过这样那样的不如意,便打她的主意,拉她去美国定居。他们通过林先生在美的一位朋友来中国做她的工作,林先生谢绝了他们的好意,说:“我林兰英既然在20年前毅然回到了中国,20年后的今天,就更不会回到美国去了。”
林先生多次接待过美国访华代表团。一次,一个美国代表团的客人问她:“您为什么不愿回美国去呢?如果现在有意,我会安排您在美国的一切所需。”林先生笑了笑说:“中国现在更需要我。我愿意并更乐意与美国合作搞半导体科学研究。”
林先生的爱国故事可写几集电视剧。她见不得外国人看不起中国。在美国留学时,她无数次地与美国青年争论过爱国的话题,她寸步不让,常用英语、法语、德语轮换攻击对方,将对方辩得瞠目结舌。
1964年,林先生去捷克参加国际半导体会议,会议期间,她与英国科学家西尔索相遇。西尔索极为傲慢,林先生曾在这之前在莫斯科讲学时见过他。头天,林先生做了有关锑化铟迁移率的报告。第二天,他们一起共餐,西尔索质问道:“你们锑化铟的样品是不是苏联给的?”
西尔索的问话大伤林先生的自尊,她据理反驳:“这都是我们自己做的。作为科学家,你怎么可以信口雌黄,说是苏联给的?!”
这事一直让她记忆不忘,总想有机会以事实回击西尔索,“报复”他一下。1979年,西尔索来中国参观半导体材料砷化镓,林先生有意避而不见,只将材料样品摆出来让西尔索看,西尔索这才惊讶中国有世界领先的砷化镓。他似乎觉得15年前冒犯了林先生,便向黄昆所长问及她,所长以“林博士很忙”搪塞了他。西尔索悟出林先生的用意,这事也让他记忆终生。
老年的林先生爱国不减当年。心中有许多科技梦想,但苦于资金不足。一回,她所在的研究室买了一家公司的镓,公司主动给他们回扣,可他们执意不要钱,让公司再给他们一些镓做研究。林先生很为她所在的团队感动,说:“那些年轻人很可爱。”
林先生以坚强的意志和出色的智慧谱写了一曲中国女性的奋斗之歌。我同一位学者谈起她,学者说:“中国有如此高素质的女科学家是中国女性的骄傲和自豪,也值得中国男性自豪和骄傲!”杨小武
