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作者:秦金哲 朱世慧 來源: 發布時間:2021-9-4 8:16:46
洪朝生:低溫世界拓荒人

   1999年,《人民日報》發表張勁夫的文章《請歷史記住他們——關于中國科學院與“兩彈一星”的回憶》,文中高度評價了低溫實驗室在液氧、液氫制造方面作出的歷史貢獻。這個實驗室的負責人,就是中國低溫物理與低溫技術研究的開創者、中國科學院院士洪朝生。

 

“沒有如果”

 

   洪朝生于1920年出生在北京。父親洪觀濤早年曾加入同盟會,后赴法國、比利時留學8年,專習鐵路工程,回國后任隴海鐵路潼關至西安段工程局局長兼總工程師、鐵道部路政司技正等職。

   洪朝生的中學階段是在北京育英學校和匯文中學度過的。在匯文讀高中期間,他在物理名師張佩瑚等人的引導下,對物理學產生了濃厚的興趣,立志成為一名物理學家。在此期間,洪朝生參加了“一二·九”愛國學生運動,在全校師生大會上發表了慷慨激昂的演說,并參加了“一二·一六”學生大游行。

   1936年,洪朝生考上清華大學。1937年抗日戰爭全面爆發后,清華大學南遷至長沙。洪朝生曾和同學商議好要奔赴延安,但后因交通封鎖等原因未能成行。1938年,學校再度南遷,他隨學校“湘黔滇旅行團”步行3000余里至昆明,就讀于西南聯大。

   1944年,洪朝生同時通過庚款留英和留美考試,于1945年赴美國麻省理工學院學習電子物理學,并于1948年獲博士學位,之后進入普渡大學做研究。

   1950年,洪朝生在半導體鍺單晶輸運現象的實驗中發現了雜質能級上的導電現象,提出半導體禁帶中雜質導電的概念。這一工作后被半導體物理界稱之為“洪朝生效應”,成為無序系統電子輸運現象實驗研究的開端,引發了國際上對無序電子輸運機制的探索,發表的論文引用壽命長達60余年。

   在美期間,洪朝生積極參加“北美中國學生會”和“留美科協”的進步學生活動。新中國成立時,在普渡大學留學的洪朝生心潮澎湃,他按照《華僑日報》轉載的五星紅旗圖樣和制法說明,在坐標紙上精心繪制了五星紅旗,以表達對偉大祖國的熾烈情感。

   在普渡大學期間,洪朝生與清華大學取得聯系,了解回國后從事哪方面的研究工作為宜。錢三強、彭桓武兩位先生回復說,低溫物理很重要,我國也應開展這方面的基礎研究,并建議洪朝生再去西歐一年,以增長低溫物理方面的見識。于是,洪朝生進入以著名物理學家昂內斯命名的荷蘭萊頓大學低溫實驗室,從事超流氦實驗研究。

   洪朝生在普渡大學所取得的成就得到室主任哈洛維茲的高度認可,他多次挽留洪朝生繼續從事該項研究。與此同時,洪朝生的才華也得到著名物理學家莫特的賞識,他熱情邀請洪朝生到他所在的英國利物浦大學開展位錯理論研究。這對于對物理理論研究情有獨鐘的洪朝生而言,自然有著相當大的吸引力。但洪朝生回國志向堅定,遂婉拒了他們的盛意,毅然于1952年初回國,投身于新中國低溫事業的創建與發展。

   數十年后,洪朝生的學生張殿琳問他,如果您當年不回國會是什么樣的結果、會不會有更大的學術成就時,洪朝生搖搖頭說:“沒有如果。”因為他從未動搖和后悔當初回國的決定。

 

開拓國內低溫事業

 

   回國前,洪朝生了解了西歐一些氫、氦液化設備的設計原理、機器配置情況和少部分實驗儀器的規格,并向廠家詢價。當時,西歐廠家與我國尚無貿易往來,而東歐廠家則不與個人聯系。

   1951年夏,我國派出科學儀器采購團來到前東德,錢臨照先生召洪朝生到東柏林洽商。他們用了一周時間,向廠家訂購了小型液化空氣機、氫與氦壓縮機等機械設備和有關儀表。就是這些設備、儀表和材料,構成了低溫物理實驗室籌建時的全部家當,新中國的低溫事業也正是在如此薄弱的基礎上起步的。

   剛回國時,吳有訓曾問洪朝生:“你是不是要買一個液氦機?你在國外不是也用現成的液氦機嗎?”而現實情況是,歐美具備氦液化機生產能力的國家對華禁售,中國人根本不可能買到。在別無選擇的情況下,洪朝生下定決心:這個得自力更生、自己來干。

   當時我國工業基礎十分薄弱,要從零開始研制氫、氦液化系統,所遇到的困難、挫折可想而知。

   1953年,洪朝生領導創建了國內第一個低溫物理實驗室。從前東德訂貨的設備陸續到位后,洪朝生帶領幾名高級技工、新畢業的大學生和見習員從頭做起,自行設計和加工,反復試驗,于1954年利用購入的空氣液化設備生產出液體空氣。在此基礎上,1956年,由他們自行設計、加工的我國第一臺液化器調試成功,在國內首先獲得了液氫。1959年,在經歷試驗—結果分析—改進—再試驗的多次反復之后,他們又在國內率先實現氦的液化。1964年,周遠等人又成功研制出長活塞膨脹機預冷的新型氦液化器,使液氦技術在國內得到一定程度的普及。氫、氦液化技術的成功實現和在國內推廣應用,為我國科技事業的發展特別是“兩彈一星”的成功研制作出了貢獻。

   1958年,洪朝生在中國科學院物理研究所低溫實驗室內組建了國內第一個超導研究組,率先提出了在國內開展獲得超導轉變溫度80K以上的超導體(金屬與合金)研究,并組織開展了超導體薄膜及電子計算機元件研究,開啟了我國超導物理研究的先河。 

   20世紀60年代初,洪朝生參與創辦了我國第一個高等院校低溫物理專業——中國科學技術大學低溫物理專業,并擔任低溫物理研究室主任,承擔了低溫技術、低溫物理實驗技術等專業課的授課任務,為我國低溫物理、低溫技術和超導研究培育了大批優秀科技人才。

   20世紀70年代,洪朝生領導低溫科研隊伍,完成了大型空間環境模擬系統KM3和KM4低溫氦制冷系統的研制任務,為衛星上天提供了空間環境模擬試驗條件,為我國航天事業的發展作出了貢獻。1985年,“KM4大型航天環模設備的研制”獲得國家科技進步獎一等獎。

 

組建低溫技術實驗中心

 

   20世紀80年代初,隨著超導研究和航天技術的發展,國內對低溫技術的需求不斷增加,中科院決定將物理所低溫技術研究部分與中科院氣體廠合并,組建一個綜合性低溫技術研究發展機構——中科院低溫技術實驗中心,開展氦制冷技術、低溫實驗技術和低溫技術的應用基礎研究,并任命洪朝生為中心主任。

   1983年,中科院根據洪朝生等人的建議,決定將超導技術列為中科院“六五”科技攻關項目。時任中科院學部主任錢三強任命洪朝生為攻關組組長,將高溫超導列入研究內容。后來這個項目取得了非常好的結果,培養了大量超導人才,為1986年高溫超導發現及中國及時介入高溫超導研究前列起到重要作用。

   1999年,根據中科院的部署,以中科院低溫技術實驗中心與感光化學所為主體組建中科院理化技術研究所,洪朝生擔任理化所科技委員會名譽主任。他關心研究所的發展,為理化所的發展建言獻策,傾注滿腔心血。

   如今,理化所擁有國內唯一的綜合性低溫研究團隊,在液氫、液氦到超流氦溫區大型低溫制冷系統研制中不斷突破,打破發達國家技術壟斷,打造出擁有我國自主知識產權技術的世界低溫產業第三極。

   為繼承和弘揚洪朝生等老一輩科學家精神,理化所成立了“洪朝生青年突擊隊”?茖W家精神薪火相傳,點燃了一代代低溫人的激情歲月!

(作者單位:中科院理化所)

 

《科學新聞》 (科學新聞2021年8月刊 人物)
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