【淮南大便困难博士有助】张竹林博士接受淮南电视台采访
我是张竹林(Zhu Lin Zhang、或Zhang, Zhu Lin),男,1945年9月5日生于安徽省巢湖市黄麓镇芦溪行政村王疃自然村一户农家。我于1978年9月考入中国科学院高能所后转入理论物理所攻读研究生。
1980年5月赴美国韦恩州立大学(Wayne State University,简称WSU)攻读博士学位,1986年9月,由于一些原因,我中断了学业,提前两年回国。回国后,我在家里凭借一台PC-1500袖珍计算机,数十年潜心探究基础物理学,并在九十年代后期开始陆续发表论文。
到目前为止,我在Phy. Rev. B,NIM-B以及REDS 等国内外有影响的学术刊物上发表论文27篇,其中被SCI收录17篇,EI收录2篇。我的论文在国际物理界引起巨大反响。2009年底,我终于拿到WSU的博士学位证书,虽然晚了二十多年,但得到了应得的社会认可。
对于为什么我能够做到潜心钻研基础物理学长达数十年,其答案几乎众口一词:傻。但淮南电视台《天天帮忙》节目记者李石在对我的专访中给出的回答是:这是因为我对祖国无限忠诚。李石对我的采访报道在淮南电视台二套反复重播多次。
1952年9月至1958年7月,我在位于家乡的巢县团结小学读书。
1958年7月至1959年9月,因未能考入初中,我在家乡务农。
1959年9月至1962年7月,我在巢湖市槐林中学上初中。
1962年9月至1965年7月,我在巢湖市第一中学上高中。
1965年9月,我考入位于北京的中国科学技术大学(后简称科大)物理系6522班。本科专业为凝聚态物理。不久后,由于1966年上半年爆发了***,我被下放农村、部队和工矿接受再教育。1969年12月,科大从北京下迁到安徽,之后物理系6521和6522班的师生被安排到安徽淮南李一矿并跟工人一起下井劳动。干了大半年的掘进(开凿矿山巷道),最后于1970年8月拿到科大的毕业证,算是大学毕业了。
1970年8月至1971年8月,我被分配在中国人民解放军南字127部队(安徽白湖军垦农场)干了一年的炊事员。1971年8月至1977年8月,我参加了安徽地震台网的选建工作。1974年,我被安排在合肥大蜀山地震台工作,研究天然地震的地磁效应。
1976年8月1日,我与安徽理工大学(后简称安理大)张教师结婚后调入到该校的基础课部物理教研室当一名物理教师。1978年9月研究生恢复招生后,我考入中国科学院(后简称中科院)高能物理所实验物理部(主任:唐孝威院士)丁肇中班,研究生专业为高能实验物理。这是***后中国首次招收研究生,也是中国首次以统考的方式招收研究生。是年中科院共录取研究生800多名,平均年龄34岁,我33岁。
1979年4月,我转入中科院理论物理所(当时的代理所长是何祚庥院士)。研究生专业为引力理论和相对论天体物理。导师之一,郭沫若之子理论物理学家郭汉英研究员对我有如下评价:看年龄,你比我们小不了几岁(当时郭老师40岁, 我34岁),但看经历,你能走到今天这一步,就很不容易了。
1980年5月,经美国马萨诸塞大学达特茅斯分校(University of Massachusetts Dartmouth)物理系教授梁恩佐博士(Dr. George Leung)介绍和WSU物理系郭保光(Pao-Kuang Kuo)教授推荐,我来到美国WSU物理系,成为该系是第一位来自中国大陆的研究生。
由于当时WSU物理系尚无天体物理相关专业,从而不得不将专业转向凝聚态物理。这两个专业虽然是物理学的不同分支,但却有着天壤之别。引力理论和相对论天体物理这个专业以爱因斯坦的广义相对论等引力理论为主要工具来研究有关天体现象的学科,研究宇宙的大尺度时空结构和几何特征。
而凝聚态物理是研究固体、液体等物质的原子之间的结构、电子态结构以及相关的各种物理性质。根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识,用量子物理和概率统计的方法,对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律做出微观解释的物理学分支。
这意味着我必须告别在广义相对论和天体物理方面多年的努力,清盘归零后,一切从头开始。绝大多数人不愿也不敢做出如此重大的专业变动,毕竟很危险。古人云:三十而立,而那时我已三十又五了。
2012年6月,我们向美国《科学》杂志投了一篇论文(Comment on Textbook Electrodynamics May Contradict Relativity),我们破解了Masud Mansuripur佯谬。这篇文章属于爱因斯坦相对论,使我当年对因斯坦相对论的学习所下的工夫没有白费。
1981年9月,在WSU物理系留学的中国大陆研究生中,我第一个通过WSU物理系博士生资格***。1983年3月,在中国驻美大使馆(李嘉昭,袁义谷和李维统等)的关照下,由当时的WSU物理系主任D. Fradkin教授介绍,开始师从该系的凝聚态实验物理学家Karur R Padmanabhan 教授(简称Padu教授)从事碰撞溅射的基础研究。
博士论文题是:化合物靶(TiN, ZrN和HfN)溅射产额角分布的实验测量及理论解释。
Padu教授于2007年3月28日在网上公开了他的更新版履历(K. R. Padu Word Vita),其中的第二页最后两行有明确记载:Zhang Z(h)u Lin, Ph.
D; Angular distribution of Sputtering Yield from Compound Targets Theory and Experiment (Incomplete- student had to return to China) 1988.
根据这一记载,原计划我应于1988年博士毕业。但1986年我中断了学业,博士论文的科研工作计划(Graduate Plan of Work - Ph.D. Degree)尚未真正开始实施,我提前两年回国。
1986年9月,我回到祖国,是年41岁。此后至今,一直住在安理大的家中。
就这样,在巨大的责任心的驱使下,着手溅射物理研究。研究内容:原定我的WSU博士论文的科研工作计划;研究方法:由于缺乏条件,只能凭借一台PC-1500袖珍计算机,主要从事解析理论工作;研究目的:夺回原本属于我的WSU的博士学位,为祖国争光。
热爱祖国不是空话也不是套话,实际上,爱就是奉献,就是牺牲,就是忍受而无怨言。为了集中精力投入工作,我几乎切断了与外界的一切联系,面壁10年。有一首歌曲叫《真心英雄》,唱出了我人生中这一段最重要的历程:把握生命里的每一分钟,全力以赴我心中的梦,不经历风雨怎么见彩虹,没有人能随随便便成功。
在安理大前校长冯震海教授等大力支持下,我得以专心从事溅射理论研究。所以,我日后所取成就与冯震海教授的慧眼、睿智以及人格魅力是分不开的。
随着光阴的流逝,我的菩提树终于结出了硕果。1999年,文献在国际上发表之后,受到了现代溅射理论的创始人丹麦著名理论家P. Sigmund教授的赞扬。1999年8月,P. Sigmund教授邀请并部分资助我出席在丹麦Odense召开的第18届固体中原子碰撞国际会议(ICACS-18,注释1)。文献在国际上所产生的影响还使我入选世界名人录。
2005年3月,根据已发表并被SCI收录14篇论文,国际著名Taylor Francis 学术期刊Radiation Effects and Defects in Solids(中文译为《辐射效应与固体损伤》,简称REDS)编辑委员会聘请我担任该刊中国地区编辑,专门处理中国地区投向该刊基础理论方面的稿件。该刊主编D. Fink称赞我是辐射理论研究方面的杰出理论家。
我在2005年9月退休。唯一令我感到惋惜的是无机会为安理大物理系的发展再做贡献了,如:建立物理学硕士点。
2008年,根据上述被SCI收录14篇论文,我们(张竹林,张莱和许峰)获得了安徽省自然科学(物理与天文类)三等奖。项目名称:碰撞溅射的基础理论研究。完成人全是安理大的,这是安理大历史上数、理、化基础学科首次获得这一奖项。虽然只是个三等奖,但我却深受鼓舞。这件事,科技产业处吕松同志功不可没。
2007年,由于上述被SCI收录14篇论文在国际物理界引起巨大反响, WSU物理系不得不对我做出了重新评价,使我得到博士论文答辩的机会。2009年11月4日下午,在WSU物理系的学术报告厅,面对众多美国教授,我说着一口流利的英语,成功而又漂亮地完成了博士论文答辩,从而获得美国WSU物理系的博士学位。
博士专业:物理学,研究领域:凝聚态物理,理论物理。博士论文:溅射的和谐理论(英文为HARMONIC SPUTTERING THEORY)。
尽管美国同行教授给以了很高的评价,认为太应该授予博士学位了,但这个博士学位来之不易,可谓虎口拔牙。这是中美文化交流史上的一个奇迹。这个奇迹是由许许多多中外人士共同创造的,是与祖国的繁荣强大分不开的。在学术上,由于国内在这方面的研究实力还不够,见文献,目前还没有培养溅射物理学博士的能力。于是我便成为中国第一位溅射物理学博士。
(1)建立安理大本科物理专业的主要论文贡献者。主讲《数学物理方法》和《量子力学》等课程。现在,安理大物理系已升格为一本。
(2)响应国家号召,利用自身优势在安理大开创并坚持双语教学(中、英)多年直至退休,并发表双语教学论文一篇。
(3)安理大外语学院初创期,教授英语口语多年,深受英语专业学生的欢迎。学生们对我的英语口语教学评价:不是外教胜外教。
我从1997年开始发表论文,没想到从此一发而不可收。主要研究成果分三个方面:
(1) 经过长时间研究之后,我发现以J. Lindhard和P. Sigmund为首的丹麦学派的理论体系的重要支柱之一原子间的经典散射截面存在着严重的问题,并且推导出严格的散射截面。新的散射截面的一个重要应用就是从根本上解决了困惑了人们多年的溅射原子出射深度问题。
这个工作在国际上发表之后,立刻受到现代溅射理论奠基人,南丹麦大学物理系教授Peter Sigmund的注意,邀请并资助我出席在丹麦Odense举行的第18届固体中原子碰撞国际会议(ICACS-18,注释1)。
他亲自驾车去Odense火车站迎接我,又驱车送我到超市买东西,还把我送到他早已安排的住处。会议期间,他作为大会***非常繁忙,还要抽出时间来与我讨论有关学术问题。
他说,他去过中国很多地方,像北京、上海、广东等,你在淮南这个地方做出了这些研究成果,很不容易。他的一席话使我深受鼓舞。他还特别邀请了20多位本领域资深名家出席在他家举行的宴会,我也被邀。宴会上,他将我一一介绍给这些名家。
(2) 在仔细分析了上万个溅射产额实验数据之后,我发现:动量淀积在低能溅射中必定起着某种作用。于是,我着手求解多元线性输运方程,寻求相应的修正项。从而建立了低能重离子轰击多元靶溅射的理论,美国科罗拉多州立大学机械工程系教授A.
P. Yalin等发表论文,指出他们的实验结果和我的理论符合的很好,称我们2004年发表的公式为张公式(Zhangs expressions),2005年发表的公式为修正了的张公式(Modified Zhang expression)。这在世界固体中原子碰撞物理学发展史上首次以中国人姓氏命名。
由于溅射现象具有重要的应用,如核聚变反应堆的器壁保护、表面分析技术及薄膜制备等都涉及到溅射现象。1960年以后,人们开始重视对其的研究。在安徽省内,有合肥工业大学的陈长琦(***的长孙),文章:《基于Sigmund理论的溅射产额计算及分析》;中国科学技术大学的叶邦角(物理学院党委***,副院长),文章:《一个修正的快中子约化溅射产额公式》(与日本的春日井好己池田裕二郎合作)。
省外的就多了去了,(中、英)文章不胜枚举。
2012年7月,Peter Sigmund教授在国际著名学术期刊《固体薄膜》上发表一篇长达58页的综述文章:《溅射五十年回顾》(Recollections of Fifty Years with Sputtering ,Thin Solid Films Volume 520, Issue 19, Pages 6031-6336 (31 July 2012))。
文中,P. Sigmund教授回顾了自上世纪60年代初以来溅射物理发展的历程,文中共引用166篇论文,其中唯一的由中国人发表的文章(Z.
L. Zhang, L. Zhang, Radiat. Eff. 159 (2004) 301307)是我父子于2004年完成的。在他的文章参考文献中排名[65],在本文的张竹林已发表论文中排名。
(3) 我虽然长期从事溅射物理基础研究,对荷能带电粒子在晶体中,尤其在碳纳米管绳内的沟道效应,也一直有着浓厚的兴趣,因为二者在物理基础相同。离子溅射和沟道效应都是当今纳米薄膜分析基础,所以受到广泛重视。
2006年9月,第一届全国核技术及应用研究学术研讨会在中科院上海应用物理研究所(简称上物所)召开。研讨会上,一个研究组报告了在世界上首次实验测量了碳纳米管的离子沟道临界角(原文已发表:The experimental progress in studying of channeling of ),他们话音刚落,我起身发言指出这个实验测量不能成立。6年过去了,未见他们有后续工作发表。
2010年至2011年,在博士论文完成之后,我等又发表了3篇论文,论证了国内外同行专家关于离子沟道临界角方面的多篇论文的致命错误。
