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采访范滇元院士
[2009-06-17 16:00:01]

      4月5日下午,在上海市科学会堂,我们校友网的“小记者团”采访了中国工程院院士、物理系1962届校友范滇元教授。

范滇元院士简历

1939年2月18日,抗日战争年代出生在云南昆明。
1950-1956年,在江苏常熟读中学。
1956-1962年,考入北京大学物理系,1962年毕业于无线电物理专业。
1962年,考入中国科学院电子学研究所读研究生,学习微波理论。
1964年,随导师转入中国科学院上海光学精密机械研究所,从事相控激光列阵的理论研究。
1971年,参加激光引发核聚变的研究项目,38年如一日,为中国的激光核聚变事业辛勤工作,至今未息。
1988年晋升研究员,1992年为博士研究生导师,1995年当选中国工程院院士。

 

以下是由记者团的戴芩整理的《范滇元院士访谈记实》。

编者按语:范滇元院士的故事,已见诸于多种报刊。文笔生动,情节感人,此处不敢掠美。但我们这次访谈,范院士以校友身份,像对自家人一样,娓娓道来,倍感亲切。为此,实录如下。

问:老师,您当时为什么选择北大物理系?
范:
我们是
1956年高中毕业读大学的,我高中在江苏常熟,父母在上海。1956年是非常特殊的一年,是国家第一个五年计划的起始年。对我们更加重要的是那一年国家制定了十二年国家发展纲要。因为那一年,我们国家党中央全会有个决议向科学进军,不光是一个口号,还有一系列的动作。制定十二年发展规划也是其中很重要的措施。所以这方面宣传就非常多。那时候我们国家采取紧急措施,在国家成立了四个所,一个就是电子所。另外三个是自动化所,计算所和半导体所。原子能所在这之前就成立了。在此之前每年还要纪念一个世界文化名人,1956年是居里夫人。所以我正好高中毕业那一年,对物理非常有兴趣。但是那个时候考大学真的是考状元,我们是几十比一。所以,那个时候考取大学报上都是发表名字的。


当然也还有些偶然的原因。我读中学时候,家离开学校很远,要有个闹钟。那时在我家里,闹钟属于贵重物品。有一天,闹钟不走了,我心里很害怕,想自己修,所以就拆开了。而且怕家里发现,我专门还拨到7点钟(笑)。后来发现,闹钟是靠上发条走的,摆轮的轴承脱开了,斜了,所以就卡住不走了。但这也不是马上就能发现的,我到新华书店去看书、查钟表的原理。表怎么走啊,时间怎么定下来的啊,后来看了书上的结构原理,知道了,然后把表修好了。所以就对物理很有兴趣。再加上当时的环境,当然还跟当时的老师很有关系。我们中学的老师素质都很高,我当时的物理老师是大学里面的讲师,讲的真是非常好,让我们非常入迷,有了学物理的兴趣。所以当时我们那一届中学生报考物理系大概就有二十多个人。

解放初期,国家要搞工业化,工程师很吃香,我们研究物理的还不吃香。 有个笑话,直到80年代,我们在广州开光学会议,那时候我还是助理研究员(讲师级),分配开会住房,工作人员就问:你是干什么的?工程师,两个人一间。助理研究员,五个人一间。工程师比研究员什么的有地位,一直到那时工程师都很吃香。

不过当时,我们那么多人报名物理系,老师很兴奋。后来这二十多个人大部分都考上了,清华,复旦,南大等。

那我为什么要去考北大物理系呢?因为那个时候我就知道,最难考的,是清华电机和北大物理。我为什么报呢?我对原子能最感兴趣。当时核电站也已经启动,我当时是想去做原子弹的,一了解只有北大才有,所以就决心去考北大物理系了。当时非常憧憬这一个方向,居然也考上了。后来到了北大去报到,在新生接待处,有个很大的横幅,上面写着:物理学是自然科学的带头科学,落款苏联科学院院长某某人。感到很神气,不过兴奋之余也有点失望,才知道这个原子能专业是个保密专业,不是什么人都能读的。它是另外专门独立搞的,是要很严格政审的。所以原子梦就做不成了。

当时有很多同学来自全国各地。我们这一届,因为扩招,大概有四百个人,两个大班。1956年不光是我们物理系,其他系也扩招了。所以人多到后来没地方住,我们一开始住体育馆(一体,后来又住在二体),因为一开学时毕业班的老同学还没有走。有意思的是,那个时候分班是按照考区分的。我呢,是江浙考区,排在最后一个班,我还是班长。这些地方能考进来的人,在当地、当校都认为是非常光荣的事。杭州考区来了六个,其中,后来在全国最著名的一位叫蒋筑英。
这就是
1956年的特点,我们会聚在一起读物理,而且以读物理为光荣。56年还有一个非常重要的在大学生录取政策上的调整:我们国家一直很重视家庭成份。以前在大学录取工作上一直很看重这个。如果成份不好的话你就不大能够被录取。蒋筑英的父亲当时还在监狱,但是56年的录取不看家庭成份,所以蒋筑英才能被录取,这是一个很大的调整。现在,教育界、科技界的人都知道,56年的学生很出色。就像北大物理我们这一届,院士就七八个。(插话: 不止,地球物理56136个毕业同学就有二个中科院院士)。我有个高中同学、大学同学,学的气象专业,后来他在2005年也选上院士了,都是56年入学的。

从我们那一届开始,北大理科都是六年制。从五年制改为六年制,我们国家经历了很多次政治运动。但是到了1962年,醒过来了,觉得以前都是不对的,所以就有调整、巩固、充实、提高的八字方针。这个调整差不多调整到了56年进大学时候的政策了,就比较理智的来处理国家的政治生活了。1962年也重新恢复了研究生制度。什么叫恢复呢?其实就是1956年向科学进军的时候,我们国家刚刚建立了研究生制度。学习苏联,从1956年开始招收研究生,建立研究生制度。结果两年反右派,到58年就被取消了,认为是白专道路。那么1956年的学生又赶上了。如果是五年学制,那就轮不上这个事情,也就毕业分配出去了,也不知道去干什么事了。若晚了二年,1964年搞四清运动,1966年就文化大革命了。包括蒋筑英,也跟我一样去考了研究生,他考取了中国科学院长春光机所王大珩的研究生。如果晚一年或者早一年,以他的成份都不可能去考研究生了。我那个时候报考了中国科学院电子学研究所,也考上了。考上也很难的,当时差不多是51101的比例。我们的系主任当时在动员大家时,有句话我印象很深。他说,总结经验教训,看苏联,苏联当今在科学技术领域绝大部分是苏联在三十年代培养的研究生。

 

当时读研究生,除了以上的因素,经济也是很大的原因。当时我们经济都不是很宽裕,哪像现在的学生。当时研究生收入少,我在北京是40元助学金。如果你是毕业分配到研究所的正式工作人员,那是56元。 我当时报研究生选了科学院,科学院当时研究生是四年制,其他高校都是三年制。这个就很吃亏了,后来更是大大的吃亏了。三年制,1965年可毕业。而1966年开始了文化大革命,我们就不让毕业,都取消了。所以我大学6年、研究生4年,十年寒窗。现在想起来,对当时的人生还是起了很决定性的作用。一种是机会,一种是磨练。66是一个历史上非常著名的代名词,就是文化大革命带来的灾难。因为到了1966年文化大革命,又重新翻过来了,研究生被认为是修正主义的温床,那当然要取消。结果后来一直到文化革命后期我们是被追认的研究生。 毕业论文没有做,也没有答辩。我们就在研究所里待着了。我后来填工作经历,其实工作经历是1967年,才认可我开始工作。然后一直到1973年我才转正,因为就没人管。

后来,到了1968年,中央文革发下来文件,在科学院啊、教育部啊这种国家重点单位工作的66届毕业生,要到解放军农场劳动锻炼。后面还括弧:(包括研究生)。所以我就和他们一起到洪泽湖解放军农场。当时也没说多少时间,我们就走了。后来就没消息了,因为文革的时候领导都忘记了。但是我们这一届在农场锻炼的有很多高干子弟,他们就给家里写信,慢慢反映上去了,中央才想起来原来还有这批人,才让我们回来。当时谁都不知道,包括在解放军农场管我们的人也不知道。开始我们还以为他们是骗我们,后来混熟了以后他们说:真的不知道。我们在那个地方当然很辛苦。但是辛苦现在看起来也很好。因为我们那个时候去的时候都没有什么房子,房子都是自己盖的。 临时先住民房,然后每天早上用泥块来搭,全都是自己盖。我们农场是种水稻的。种水稻非常辛苦。不光是弯腰啊,插秧啊,松土啊,我们手指头指甲都差不多掉了。早晨五点钟就起来,水稻要中耕嘛。完了还要收割,还要挑回来。中间还要施肥,比赛拣粪。当然得到的道理就是只要靠自己的双手就可以创造一切。最后我们去锻炼的这一个排出了四个院士,其中还有位后来是中国科学院的副院长。身体锻炼得也不错。当时生活很规律。特别是夏天那真是受不了。夏天有蚊子,还要挂蚊帐,那多热啊。我们每个人都流汗,席子都湿透。但是再想想,老百姓还要苦了,老百姓已经很羡慕你们军人的生活了。后来,我们觉得了农民比我们还要苦,所以你就知道了中国最底层的生活。这对我们今后要好好做事情都有很大的激励作用。所以,以后我们也不大去计较一些东西。

有一次,我回到我们常熟的中学。学校很骄傲的说,现在我们条件多好啊,空调,电话,两人一间。我大不以为然。我跟我同学说,这害了人,将来他们怎么能够好呢?中学生时就这样。这在过去一般的家庭,不要说空调了,电风扇都是奢侈品。电风扇还要凭票买,有钱还不行。所以在这个意义上,文化大革命也很锻炼人。这段时间前后就是两年,当时我们还分两批,第一批都是出身不怎么样的,第二批晚一年走。后来发现那一批条件不如我们。我们洪泽湖条件还是不错的,他们到连云港,一个是当地环境、部队作风都不太好。我们这边的解放军还是不错的。后来他们那次发大水,把房间全淹了,东西都漂走了。我们同学写信过来,知识已经没有了,只剩下分子了。觉得很不开心。我们那里还可以。


我们大学六年,类似的折腾是非常多的。不说别的了,就说我们上课都上不好。我们当时上课,要我们批判老师的资产阶级思想,而且要学生来讲。我们是由王竹溪教授,热力学和统计物理学的权威,教我们这个课。这个课教完要考试,后来又定为考查。考查没有题目,却是要你批判王竹溪在讲课过程当中的资产阶级思想。那我们每人都要写。这想不出来什么地方该批判。你还要从学术上来批判。这课程最后算通过了。但后来到毕业的时候,又说这么重要的专业课怎么可以考查,要考试,但是又不能补考。那怎么办呢,就把那个考查定义为考试,每个人都是3分(5分制)。

我们在那段时间,当过兵、下过乡、进过工厂。比如1959年我们大搞超声化,那我们就到工厂去搞超声波。还有叫做有机半导体。当时在黄昆的领导下,我们是在国内第一个自己做出来晶体三极管。后来也不知道哪个领导人就说成半导体有机化,就是要用生物的材料做单向整流,所以就把我们弄过去干这个事情。我们就抓了很多青蛙,把青蛙的不同肌体组织弄过来,通通电流啊(笑)。那个时候对我们很多原来的教学系统、包括四大力学,都要重新认识。有一次还让我们到清华去,说人家发现Maxwell方程不对,让我们北大学生到清华去学习。 因为我当时对微波很感兴趣。我就知道他们根本没对。后来他们也明白了是他们错了。所以那个时候在北大的第一、第二年,向科学进军时,那是好好的学了点东西的。后面那几年,一直到1962年都是在折腾。一直到62年又好了,给我们上量子力学课的是曾谨言。但是,反过来,好像后来觉得我们这个知识基础还很好。后来想起来,这中间还逼着我们去思考,去动了点脑子。领导说这个东西是资产阶级,物理系的人就会去想:什么方面资产阶级,怎么个资产阶级,还要想一想的。想想反而也把东西给学好了。我还记得当时考统计物理,要写王竹溪什么地方不对? 我还仔细地想了一下的,把他书上每个东西都好好学了一遍,后来还想了一两点能摆得上台面的批判

19611962年还是学了点东西。比如教我们固体物理的是黄昆,黄昆口才非常好,讲课非常精彩,所以上课我们一定要早点去抢位子。包括外校其他系已经当老师也去听。包括当时我叫了周炳昆,现在已经是院士了,也来听黄昆的课。他说他要看一下当时有没有课,我说有课又有什么关系,请个假。他说不行,因为清华管得严,老师上课不能随便请假。管学生也是很严格的,要点名。北大却是很随便的。所以我们正规上课的人,反而去晚了没有位子。

学生期间有些事情很可笑,但是再想想确实是锻炼了,很辩证的。现在有很多学生毕业工作了还依赖性非常强,自己想不出应该干嘛。

 

问:范院士,您在科研工作中取得了骄人的成就,能谈谈吗?
范:
后来理论试验室撤销了。在文化大革命期间,可能你们都不知道,有个516事件。 以516通知作为他们的暗号。当时中央文革要抓516分子,破516集团。我被认为是516的嫌疑分子。因为我平时喜欢写点东西。结果被隔离审查一年半。要我交待。但我怎么交待? 我把我想得到的东西都写上了,而且一遍又一遍。从第一轮开始,后来一遍一遍调查,人家就问,你是不是有底稿阿,怎么每次写的都一样啊(众笑)。我说我记忆力还是可以的。当然也动员了很多群众来揭发我。那期间我母亲得了癌症,所以那个时候我还是很痛苦的。但再痛苦也想不出来(有什么好交待的)。后来弄清楚,不要说我是不是516分子这件事情,连整个516事件都是没有的,都是臆造出来的。结束以后,当时军宣队领导,还有专案组的,觉得有点对不起我。因为原来的地方我被批判过,出来以后就重新给我安排了一个研究室。我就从第二研究室调到第六研究室,做激光核聚变。

于是我1973年开始到第六研究室开始做激光核聚变。结果,我发现这就是我的原子梦啊,隔了二十年因祸得福,我终于又有机会了。而且这是个很重要的方向。这个方向当时我国是王淦昌先生倡议的,世界上是苏联人巴瑟夫提出用激光作核聚变这个事情的。巴瑟夫是诺贝尔奖获得者。还有一个美国人也提出了这个倡议。我们国家的王淦昌确实非常聪明,激光发明出来没几年就提这个事情了。那时候我们上海光机所还没成立。这是个很大的项目,我刚刚参加,人家已经搞了三四年了。我后来参加进去,越做越大,后来变成总负责人了(众笑)。后来反过来一想,如果当时我不是有这么个经历,我在原来那个研究室,可能以后也就出国了,这辈子也就这样了。

但是做了这件事以后我就走不开了。文化大革命第一批公派出国都是组织挑选,我当然挑不上。过了三、四年以后慢慢放开了,当时有个德国洪堡基金项目,可以自己报。我还真报了名。但是这个时候,当时我们项目的总负责人跟我谈了一次。他说如果当时这个项目做不下去了,那么他就很支持我出国去。但是参与这个项目的机会是国外都没有的,国外没有那么好的机会让你去做那么好的事情。我当时也非常犹豫,最后听了他的话。他说你不要去,把这个事情做好了做完了,一定让你出去。后来我做好了做成了,他还真是很守信用,帮我联系了一个美国的实验室,就是美国第一颗原子弹的实验室。后来我没有去。因为那个东西(神光)建好要投入使用了,还有一些工程化的问题,就是说还不是很稳定。后来我决定要把它弄好,弄到能够用。它(神光)就像我的儿子一样,总不能让人家说不好吧。就这样又三年,加上前面五年一共八年。最后这个东西弄好了,还得了国家一等奖。弄好了,又不能走了,因为神光二号任务又来了。这个任务又是十年。就没有出去。所以,不仅是机会的问题,我自己也舍不得走开了。


那么如果当时不是516的问题,我不会去做这个事情,这都是机遇。我曾经在自述里也说过的。其实当时在激光核聚变第一线做的,有一位余文炎。他能力应该在我之上,做这个项目也比我早,在一定程度上,他算是一直在带着我。不幸,1989年他因为车祸去世了。如果他当时没有去世,院士应该是他的。所以当院士也有种种因素,也有人家来采访,问你怎么能当院士。我就回答说,第一呢你要好好干,你不要想着要当院士你去干,如果你开始就抱着当院士的想法,你肯定当不成。因为我们做这个工作周期非常长,工作量很大,像我们参加神光一号的,上海光机所就有150人,在加上其他单位的技术骨干,就有三、四百个人。我们前前后后干了十年,在这么长时间这么多人,如果你一开始就想我将来是不是要当院士阿,你就不肯去做。而且后面有很多工程性的事情,根本发不了文章,如果你想当院士,你也根本不会去做这个事情。有个同事就劝过我说,你看你同学都出国了,你干得太吃亏了。当时我就跟他说,我要把这个事情做好,要做到人家能够好好用。而且今后还要有进一步发展,我就没有走。所以做一件事情你要想到把它做好,如果我是想当院士的话,我就根本不肯去做这个事情,不值得做这个事情。但是没有想着当院士,这反而成为我能够当上院士。这个是很辩证的。

在国外也是。我记得王选说过,想得诺贝尔奖而做工作的人反而就得不到。也有些人学术做得很好但是也当不了院士,因为他没有这个机会,他今天干干这个、明天干干那个。比如我们有个科研人员,前后发表了八百多篇论文,有五百多篇都是国际一流杂志,但是他当不了院士,因为他今天做做这个,明天做做那个。也不怪他,也是他没有这个机会,他的项目领域比较小,要是当时他也遭遇516事件。。。(众笑),所以我觉得这也是个机遇啊。我没有什么特别过人的地方,很多地方都是因为有机遇,我是工程院第一批院士。

 

问:激光核聚变真有意思,能给我们再多讲点吗,科普一下。
范:
激光核聚变在激光刚刚发明不久就想出来了。核聚变简单讲就是氢弹。氢弹就是两个氢原子变成氦。问题就是你要靠什么手段使得核聚变发生。一开始对这个问题是研究太阳。人们发现太阳能源的来源是不断的核聚变,所以我们这个行当被称为人造小太阳。后来发现,要发生核聚变,温度必须非常高,必须到一亿度。光这个还不够,核反应的时间必须足够长,密度要足够高。这两个条件相辅相成,两个乘起来就叫nt系数,要达到1014次方。一般称为劳森判据。但是这是个很不容易的条件,为了达到这个条件,我们已经努力了五十几年。对于核裂变,我们已经想出来了,用在核反应堆里插进石墨棒控制反应中的中子数量以控制反应,并根据这个原理制成了核电站。

但是聚变就很不一样,要有很高的温度。而温度达到后的反应怎么控制?并没有办法。从历史上讲,开始没有激光的时候,人们就想到,要达到高温不难,可以用电流加热。但是问题在于,物质在这么高的温度下变成什么了?既不是气体也不是液体也不是固体,而是被称为第四态的等离子体。什么叫等离子体呢?它原子核和电子分离,正负电相当,所以叫等离子体。物质就变成这个东西了。等离子体达到这个温度的时候很快就膨胀飞散了。第一,你没有什么容器来盛受住它。第二,你即使有容器来盛受住它,它膨胀开来温度马上降下来。所以首要的问题就是如何约束等离子体。太阳上约束等离子体的是重力,但是地球上要用别的方法。后来俄罗斯的科学家想出来,加很强的磁场,并且想出来机械的结构怎么做。当时做出来以后,他们就预言20年以后就可以用上核聚变发出的电了。后来发现,高温等离子体不那么简单,它有很多不稳定性,像一匹脱缰的野马,人类跟它斗争了50年。

现在国际上,法国有个国际联合核反应堆。我国也参与了,交了40亿,这个时间预定的是10年。如果这个做成了以后呢,再要10年来做一个真正的发电的东西。在磁约束还没有成功而且有很多困难的时候,人们就想,怎么把激光用上去? 这个思想是,既然这个高温等离子体拢不住它,那我就不去约束它。我只要很快加热,用激光在非常短的时间内加热。加热以后任何东西要膨胀要运动总需要时间,这个惯性要有一定的时间。人们就想像在还没有膨胀的时候我就把这个事情给做完了。人们把这个给起了个名字叫惯性约束。惯性约束其实就是不约束。利用非常短的反应时间把所有事情都做完,不存在膨胀的问题,这就是激光核聚变,或者就叫惯性约束聚变。但是又要考虑到反应时间短了,那么密度就要非常高。现在我们的等离子体还是低密度的。

问:激光医治眼科病的事,您知道吗?
范:
医学的应用要有很长的时间,因为有FDA的问题。另外,很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3-4个微米。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。可以高阶像差,也可以测量得非常准确。现在这种仪器已经有了,我们可以做到数出红、黄、绿三种视网膜细胞的个数,这个仪器就放在华山医院耳鼻喉科临床使用。我们已经可以看到很细的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去这些在活体的眼睛上都是看不到的,都是离体的、解剖后的眼睛上才能看到,当然没用了,我们要做活体的。这个东西是美国人先想到的,我们是世界第二个做出来的。我们一开始没有这个idea,但实际上却已经有这个技术了,所以他们在Nature杂志上一发表,我们就知道该怎么做,而且做得比他们好,我们进一步把它做成像CT一样的一层一层都可以看的仪器。

(全文完)

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