纪念先生

2006-07-01 18:21阅读:
(这是交大建校110周年前夕,2006年4月7日发表在交大饮水思源BBS上的一段话,原文照搬过来)
在建校110周年的时刻,我最想做的事就是要纪念我的老师,蔡建华先生。下面是几年前写的纪念先生的几段话,其修改稿已经在交大百年物理上登出。 我无法写出新的文章,就以此旧文,表示对于老师的怀念。
一九九零年五月十三日是蔡建华先生去世的日子,他从十二日起,就处于弥留状态,但他不想走,他有太多未了的事,一直到了十三日的下午,他才无奈地永远离开了这个世界。这一天,距他的59岁生日还有几个月。
蔡先生祖籍浙江德清,一九三一年九月二十四日出生在浙江杭州。他的青年时代是在日本人的蹂躏和国民党的腐败统治下度过的。教会学校的教育,使他对西方的文化有比同龄人更深的认同,同时也使他能够说流利的英语,写漂亮的英文。家庭的教育,使尊师爱幼,师道尊严这样一些中国的古训深深印在他的大脑中,并终身实践。
他一九五二年毕业于上海交通大学物理系。同很多热血青年一样,在大学期间,参加了反饥饿,反内战的运动,成为共产党外围组织的积极分子; 参加了“打老虎&
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#8221;,揭露不法资本家等活动。毕业后,蔡先生分配到青岛工学院,在这里,他遇到了他的第一个导师,束星北教授。束星北教授早年曾留学美欧,在达尔文,爱丁顿等名家手下学习过,“九.一八”事变后回国,投笔从戎,后来在多处任教,讲课的名气很大,解放后被打成历史反革命,极右,监督劳动,直到70年代末期才平凡。先生受束星北教授影响很大,他的第一篇研究论文就是在束星北教授指导下做的,发表在一九五四年的物理学报上。他的讲课风格,也是在束星北教授的影响下形成的,一个重要特点就是上课不带讲稿,推公式,画图,讲概念,都是现场完成。相比之下,现在的多媒体教学,事先做好了课件,又反复审看,其实到时候随便找个口齿清楚的人去读一下都可以,教师的个性已经很难体现了。
后来,为了解决两地分居问题,先生调到南京的华东水利学院(后改名河海大学)任教。南京大学魏荣爵教授回国后,为了研究声学,找了一些优秀的年青人,先生也被魏荣爵教授调到南京大学从事声学研究。魏荣爵教授是第二个对先生有重要影响的人,他早年留学美国,曾从事理论物理研究,回国后在南京大学任物理系主任并开创声学研究,与北京的马大猷教授一起形成中国声学界北马南魏的格局。在做了一段时间的声学研究后,蔡先生与比他晚二届的交大校友,同时也是在华水时的同事,好友龚昌德教授之间的学术讨论越来越多。龚昌德教授也是魏荣爵教授调到南京大学的,当时龚昌德教授在学习和研究理论物理。此时,先生对粒子物理产生了浓厚的兴趣,而对比较古老的声学则兴趣日减,后来就向魏荣爵教授提出离开声学组,到理论组做理论物理研究和教学。魏荣爵教授没有阻拦,而是立刻批准了先生的请求,在后来的研究中,作为系主任的魏荣爵教授给了先生很多帮助,对此,先生一直铭记在心。
蔡先生最早做的是场论和粒子物理,除了龚昌德教授外,当时有一批年青人先后从事这一工作。当时南京大学理论物理有几位很强的老先生,如徐躬耦教授,程开甲教授等(其实并不老,也就30多岁到40岁吧)。徐先生后来去了兰州大学,程开甲教授去了核弹研究基地。新老之间的交流并不多,年青人基本上形成了一个以先生为中心的研讨组。在先生的努力下,南京大学开出了很多一流的理论物理课程,比较著名的,是量子力学,热力学与统计物理,电动力学,分别由蔡先生,龚昌德教授和孙景李教授上。大概是一九六二年,先生出版了第一本著作,《原子物理与量子力学》,这本书现在很难找到了,尽管当时先生对哥本哈根学派的解释坚信不疑,但书中对于量子力学的解释上还是多处参考了布洛欣采夫的观点。
他们还为高年级同学开设了量子场论,粒子物理,格林函数理论等课程,分别由先生,龚昌德教授,以及后来加入的徐龙道教授等人上,在此期间,他还组织翻译了Roman的《基本粒子理论》等书。蔡先生在反右派的运动中差点被打成右派。这是在当时物理系总支书记的极力保护下才获得的待遇,如果不是这位书记的保护,先生被打成右派几乎是肯定的。后来,这位书记曾担任上海市科技委的书记,和先生一直是好朋友。据先生讲,这位书记是党的领导中难得的好人。
在国家统一对各个高校的研究方向做调整的时候,南京大学的理论研究的方向被定为固体物理,先生和龚昌德教授等都及时的转到了这个方向。其实,那时候转起来很容易,他们学了很多量子场论,粒子物理的理论和方法,基本上还没有做过研究。而当时固体方面的热点之一就是格林函数理论,这实际上就是量子场论。南京大学理论物理组以做固体理论最为擅长,应该与此有关。
蔡先生和龚昌德教授两位本科毕业生,在没有人指导,缺少资料的情况下,学习并掌握了当时最前沿的理论物理的内容和技术,这几乎是一个奇迹。就在他们要开始但还没有能够开始认真地做研究工作之前,**就开始了。一九六六年时,先生35岁,龚昌德教授33岁。他们已经建立了一套理论物理的教学体系,掌握了理论物理的前沿知识,这些都是在没有人指导的情况下,在各种政治运动的干扰下完成的。
**中间,先生挨过斗,在运河上拉过纤。这一段往事,先生很少提起,但也说过几个小故事。其中一个是学习毛选,理论组政治学习的时候,要求大家读《矛盾论》,他把毛选打开,一个手按在毛选上,每当听到有几个翻书声的时候,就翻过一页。同时,另一只手在抽屉里控制一本物理书,眼睛看几眼,然后眼睛盯着毛选在脑子里推公式,需要时把书拉出来一点,眼睛只要稍为偏一点就可以看到几行,继续脑力劳动。
在经过几年的瘫痪之后,根据毛主席的“大学还是要办的”指示精神,高校开始招收工农兵学员。先生也在这个时候结束了劳动改造,返校接受“上管改”。也是在此时他继续中断了数年的超导研究,研究方向集中在强耦合超导理论上。
由巴丁,库柏和施里佛建立的BCS理论是一个弱耦合理论,同时也是平均场理论。这个理论中其实只有两个参数,一个是等效电声子耦合常数、一个是声子的德拜频率。理论的很多结果是普适的,如临界温度与能隙的比值就是一个普适常数,与材料参数无关。大部分金属材料都能非常精确地用这个理论描述。但对于比较硬的超导材料,如大部分化合物材料,这个理论定量上并不成功。BCS理论有三个比较重要的版本:一个是BCS的原始版本,一个是由波格留伯夫建立的基于正则变换的版本(这个版本后来由德. 热纳做了大发展)。第三个是郎道的弟子格可夫等发展的格林函数反常切断技术。
如果不是从巴丁的约化哈密顿出发,而是直接从电声子相互作用的哈密顿出发,利用米格达定理,并利用格可夫的技术,就可以得到一套方程,叫做厄里希博格方程。这也是一个平均场理论,但不是弱耦合。强耦合超导体的性质应该都在这套方程里面。(巴丁的约化哈密顿本质上是对电声子相互作用的二阶微扰结果。从这个意义上,只适用于电声子相互作用很弱的场合)。但是,这组方程太复杂了。
在70年代早期,一个很重要的问题就是超导临界温度到底能达到多高? 如何提高临界温度(临界温度与耦合常数是什么关系)? 当时可以对一些简化情形做出厄里希博格方程的数值解。但对于实验家来说,他们更需要一个可以拟合数据的解析公式。到了1975年左右,全世界已经有几个很流行的临界温度公式,各有一定的使用范围。在这个时候,先生有了做一个更好的临界温度公式的想法,想找到厄里希博格方程的级数解,他把自己的不很成熟的想法写信告诉了中国科技大学的吴杭生先生,很快就得到了吴杭生先生的热烈相应。在吴先生的回信中,不仅肯定了先生的想法,同时给出了更为明晰的思路和一条可以操作的解法。经过几次书信往来,他们合作发表了关于这个问题的第一篇文章,文章登出的时间是一九七七年。与此同时,他们两人加上龚昌德先生三人开始了紧张地计算,很快就得到了结果。
为了验证他们的结果,需要与数值解进行比较。于是他们邀请在中科院工作的蔡俊道加入,进行计算。蔡俊道吉光达一起加入了这个研究队伍,很快就从数值上验证了他们的结果的正确性。与此同时,他们希望从数学上证明他们得到的级数是收敛的。初步的证明非常失望:级数不收敛!蔡先生和龚先生对此都非常不服,因为他们的级数取很少几项就可以得到数值解的结果,增加项数时,只有很小的变化,而且是向着更接近的方向。后来蔡先生经过努力,找出了这个级数的收敛圆。
这个工作以三篇连续的文章在一九七七到一九七九年之间发表。中文发表在物理学报上,英文发表在中国科学上。这在当时是很轰动的工作。后来苏联和美国都有人写文章对他们的工作进行了评述和介绍。他们的这一工作在国际上应该是基于厄里希博格方程求解临界温度公式的一个高峰。因为这一工作的缘故,他们和巴丁、施里佛以及前几个做临界温度公式的人建立了密切的关系和友谊。先生去世后,巴丁、施里佛等曾发来唁电深表哀悼。
超导临界温度的工作先后获全国科学大会奖和国家自然科学奖。一九八零年前后,蔡先生和龚先生都离开了这个课题。吴先生继续做了很多工作,给出了很多简化的临界温度公式。
在王竹溪先生、彭桓武先生、郝柏林先生、于渌先生等的推动下,由管惟炎先生和中国物理学会安排和支持,蔡先生于70年代末在南京大学组织了一次量子统计物理的春季学校。分别由龚昌德教授、李正中教授、姚希贤教授和吴萱如教授讲授格林函数理论。复旦大学的孙鑫教授讲授了二维电子气。春季学校开始时,很多参加听讲的人一上来就完全懵了,波函数变成了算符,费米分布和波色分布完全没看到。蔡先生立刻就注意到这个问,马上调整了上课方案。先让柯善哲教授为学员补习二次量子化,然后再正式讲下去。这次春季学校的讲稿后来成为一本在当时起了很大作用的书《量子统计的格林函数理论》。 南京大学有两位很聪明的青年教师参加了听课。一位是卢德馨,一位是马光群。当时卢德馨是物理系液氮厂的厂长。他不仅参加了整个听课过程,而且验算了讲稿上的所有公式的推导。经过这个春季学校,卢德馨教授学到了很多知识,不久去了美国三年,做了一些非常繁难的工作(把BBGKY方程链在三级切断,证明了一些求和关系。由于推导过于复杂,他把计算机的打印纸钉在墙上推导)。目前,卢德馨教授在《大学物理》的教学方面做出了令人瞩目的成绩。马光群后来参与了陈金全先生关于群论的一些工作,特别是空间群的表示。
一九八零年左右,蔡先生作为中国固体物理学家代表团的成员去美国考察访问。考察期间,先生流利的英文,广博的物理知识,在美国的接待团中留下很深的影响。那个年代,在40—50岁的中国物理学家中,物理和英文都很强的人非常少。很多人是在那个时候才开始学英文的。因此,先生在美国参观考察期间的表现,自然是非常引人注目的。当时作为美方团员的张立纲先生,和先生从此成为非常好的朋友。在参观阿贡国家实验室时,先生注意到这个实验室的两位学者在做金属超晶格的实验研究,很感兴趣。回来后,金属超晶格理论研究就成了蔡先生的课题组的中心课题。这一课题的一系列系统深入的研究获得了国家自然科学四等奖。在这一课题下,先后培养了10多名博士。可惜的是,这些博士的一大部分出国后,先后因各种原因离开了物理学的研究。目前还活跃在物理学研究前沿的有杨瑞青博士,熊诗杰博士,谭明秋博士等。我本人也是在这个课题的研究中,学习做物理的。
1986年,蔡先生从南京大学调回了母校上海交通大学,并担任了理论物理研究室的主任。蔡先生当时雄心很大,希望把上海交通大学的凝聚态理论研究推向高水平,同时大力提高整个理论物理的研究水平,扩大理论物理的研究规模,最终使得上海交通大学的理论物理研究与北京的中科院理论物理研究所可以比拟,交相辉映。为了这个理想的实现,先生从最基本的本科生教学做起,在短短的几年里,他先后开设了本科生的《原子物理》和《热学》课程,用一种全新的思路去讲解这两门课程,听过这两门课的很多同学现在都已经成为了教授,他们说起这两门课时,仍然记忆犹新。在先生的努力下,上海交通大学的理论物理博士点在这一年建立了起来并开始招收博士研究生,国际超晶格和量子阱学术研讨会开始筹备。先生在交大培养的博士中,肖奕博士现在是华中科技大学物理系的主任,在理论生物学的研究,物理教学和管理上都很优秀;袁笃平博士在交大长期从事教学和教学管理,在物理教学和双语教学上有很多创新成果,是非常优秀的物理教师。
1987年,蔡先生在澳大利亚访问,在图书馆看杂志时,注意到了柏诺茨和米勒关于高温氧化物超导的文章,出于一个长期从事超导理论研究的科学家的职业敏感,他立刻感觉到这可能是一个重大的突破。蔡先生立刻把这一消息写信告诉了国内的同行,此后国内一批超导专家在此方向上迅速做出成就,在国际上能占领一席之地,与此应该是有一些关系的。
1988年10月,先生主持召开了国际超晶格与量子阱学术研讨会,会议得到了国际理论物理中心和撒拉姆教授的大力支持,一大批国际上著名的专家参加了会议,在当时国内青年很少有机会参与国际学术交流的情况下,这次会议为很多研究生创造了第一次与国际著名专家面对面进行学术交流的机会。这次会议,也许应该算是先生学术生涯的最后一次高峰。就在会议结束后不久,医院的检查确认先生患了胃癌且已经是接近晚期了。手术后,他的身体状况时好时坏,在身体状况好的时候,他还积极参加一些学术活动,并且参加了1989年在南京召开的凝聚态理论与统计物理学术会议。到了1990年春,他的身体状况开始恶化,这时我正在美国做博士后,记得1990年3月,我还与蔡先生通过一次电话,他说背痛,无法睡觉,但从电话中可以听出来,他的精神还不错,我们在电话上还讨论了超导磁通线格子的钉扎,熔化以及蠕动等问题。可是过了不到二个月,就得到了他去世的噩耗。
蔡先生的最大愿望之一是把交大的理论物理办成国内可以与中科院理论物理所并驾齐驱的南方理论物理中心,在目前的状况下,如果蔡先生在世的话,凭着蔡先生的执着、魄力和干劲,实现这个愿望完全没有问题。有很长一段时间,我把先生的这个遗愿作为我的一个必须完成的使命,但是,个人的能力和魄力远远无法和先生相比,经过数年的努力,在整个社会的浮躁情绪影响下,在各种令人生厌、毫无意义的评审、考核的环境中,我终于认识到这是一个完全超出我的个人能力的任务,现在能够做的,只能是彻底放弃。当然,这件事情,也许会是我的终生的遗憾。
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