他90岁攀上科研巅峰,用一生践行“科学救国”的信念

来源:微信公众号“SME科技故事”

对于上帝粒子的观测曾经是难倒国际物理界40多年的难题。

然而,这一目标在一位90岁的中国老科学家研发下实现。

 

以至于丁肇中每逢同行就自豪地夸耀这位老先生所在的上海硅酸盐研究所。

 

他研制出全世界顶尖的大尺寸锗酸铋晶体材料,档次远高于美、日、法等国。

而在此高龄还能取得如此成就,也是世界上屈指可数的。

 

94岁高龄的严东生仍精神抖擞

严东生是一位为救国而学习科学的科学家,在建国的感召下回归祖国。

他在荒芜中建设起我国材料科学事业,再推向世界首屈一指的地位。

 

90岁那年,他说他终于攀上了人生的科研巅峰。

 

1918年,严东生出生于上海的一个知识分子家庭里。

 

父亲是一位铁路局的工程师。

母亲毕业于杭州女子师范,是当时难得知书达理的妇女。

 

家庭不算富足,但也足以让他和五个兄弟姐妹衣食无忧地成长。

 

成年后的严东生与妻儿

然而在6岁时,父亲突如其来的病故给这个家庭带来了沉重的打击。

幸好在几位实业家和银行家亲戚的帮助下,一家人才得以平稳地度过生活。

 

家境的变故也让“读书改变命运”的观念在严东生心里根深蒂固。

于是在亲戚的资助和自身努力下,严东生的学业也没有耽误。

 

他在17岁时考上了清华大学。

 

 

进入大学后,清华开放自由又严谨的学风让严东生浅尝治学之道。

也让他明确了未来学业上进修的方向。

 

大一的通识教育不分专业,但他早已对化学系产生了浓厚的兴趣。

而在大二根据成绩选专业时,他拿着一份二十六分的考卷,茫然了。

 

依照严东生平时的水平不可能考这么低分。

而要是真的考了这个分数,化学系也是没希望进了。

 

 

心灰意冷的他只好怀抱最后的希望,找到老师核查成绩。

结果发现,他的成绩被登记错了,应该是八十二分才对。

 

于是严东生顺利进入了化学系。

而这个小插曲险些让后来的材料学界损失一位巨匠。

但没多久,恰逢抗日战争爆发,清华大学被迫南迁。

而严东生则陷入了两难的困境。

一面是改变命运的学习机会,另一面是想留在北京照顾年老的母亲。

 

然而,他在狭缝之中觅得了第三个选择——跟随张子高老师转学到燕京大学化学系。

在本科毕业后,他继续留校攻读了硕士学位。

 

燕京大学图书馆挑灯夜读的严东生

然而在战乱年代,受影响的不仅是日常生活,高等教育也受到不小的阻滞。

 

1941年,太平洋战争爆发,这回连燕京大学也停办了。

严东生的学业也就不得已停滞了下来。

 

战乱迫使他辍学当了几年的材料厂工程师。

之后他返回燕大,获得了难得的赴美留学机会,在伊利诺伊大学攻读完陶瓷学博士。

 

严东生(左一)从燕大毕业

在局势安定的美国,严东生的科研道路一帆风顺。

但他的心里始终牵挂着遥远太平洋对岸的祖国。

 

在学习之余,他和同校的华罗庚教授等人加入了中国科技工作者协会美国分会。

他们时常聚会探讨中国的政局形势。

 

而在新中国成立后,这群留学游子的归国之心更加蠢蠢欲动。

 

年轻时的华罗庚

新中国成立之初,一切既是崭新的,却也是空白的。

在百废俱兴的紧迫时刻,需要的正是像严东生这样的高学历研发人才。

 

这个时候回国,对于自身的前途与财富或许都是一种牺牲。

但一颗饱含民族荣誉感的心却无疑是充实和自豪的。

 

于是在1950年,他毅然决然辞去了伊利诺伊大学博士后的聘约。

他从美国归来,投身到最需要他,也相当艰苦的岗位上。

 

回国后的四年间,他居无定所,哪里需要他他就往哪里调。

他先后担任过化工研究所副所长、材料厂主任工程师、大学兼职教授等职位。

 

从全局观念来说,他的目的都是为了建设起属于中国的材料产业。

 

磨刀数十载,用在一时。

严东生多年来的学识积累终于到了实现当初“科学救国”远大志向的时候。

 

他在无机材料领域的杰出成果涉及广泛。

在高温结构陶瓷、耐火材料、无机复合材料等方面都有颇深的造诣。

 

这对我国后来的飞机发动机、卫星姿态控制、洲际导弹等设计制造中发挥了极大的贡献。

 

飞机发动机

当时的工业发展突破点主要落在基础研究。

而长久来说,对于产业整体的合理把控才是维持不断发展的基础。

 

1954年,他被调到中科院上海冶金陶瓷研究所任研究员。

 

我国第一个耐火材料的生产、检验和测试标准就在他的主持下制定出来了。

他还直接参与制定了我国第一个12年科学技术长远发展规划的制定。

 

 

虽然已经处于战略管理的领导地位,

但即便如此,年过半百的他仍没有落下学术研究。

 

他被任命为中科院上海硅酸盐研究所所长和中科院上海分院副院长后,撰写了多篇稀土研究的学术论文。

 

此后,他还为研究所拟定了五大研究方向架构。

这个架构的科学性与合理性有目共睹,一直沿用至今。

 

 

1981年,严东生担任了中科院的副院长。

 

基于早年在美留学的经历,他一直与国外一些知名科学团队有着密切的交流关系。

例如美国科学院、瑞典皇家科学院、日本学术振兴会、德国马普学会等机构。

 

这为当时我国输送科研人员进行访问学习提供了良好的机会。

他因此也被誉为“科学外交家”。

 

严东生十分重视对年轻学生的培养,他常常推引学生出国学习交流。

但他也时常嘱咐他们,学成之后尽量都回国搞科研。

 

他在传授科研知识的同时,也把赤诚的爱国情怀传递了下去。

因此他送出去的学生都按时回国,接力发展国内科研事业。

 

如施剑林、褚君浩等人回国后都成为了新一代的科学大家。

 

褚君浩院士

本以为在实验室中奋斗半生的严老先生这时就该安心隐居幕后。

但在2012年,一则轰动科学界的消息让世人又看到了这位耄耋老人的身影。

 

欧洲核子研究中心宣布,他们观测到一种具有类似“上帝粒子”特性的粒子。

而探测器上用于捕捉的晶体材料,就是严东生与丁肇中团队共同研发的。

 

丁肇中(右)与严东生(中)探究强子对撞机

希格斯玻色子是一种标准模型中的基本粒子。

通常认为希格斯色子塑造了世界上的所有粒子,因此它也被称为“上帝粒子”。

 

也就是说,粒子只有通过希格斯场被赋予了质量和加速度,才能在宏观世界体现出“质量”。

这样才真实存在于人们能够感受到的宏观世界中。

 

倘若没有这种粒子存在,宇宙将会是一片虚无。

 

宇宙万物都离不开Higgs boson的作用

获得质量后的粒子在生活中已经通过扫描电镜等仪器显而易见。

 

然而要确定这股提供原始能量的希格斯粒子存在却并不简单。

对于希格斯粒子的观测,在物理学界悬而未决40多年都未能实现。

 

1983年,获得诺贝尔奖不久的丁肇中当时正在负责建造大型电子对撞机的探测器。

 

然而这可是个领域跨度非常大的重大工程。

当时已经有来自十多个国家的五百多位不同领域的科学家参与到项目中。

 

而其中需要使用到一种锗酸铋(BGO)晶体。

 

BGO

要获得BGO并不困难,但他们的目标是要建造世界上最大的正负电子对撞机。

 

这就需要晶体尺寸长至30厘米、数量多达12000根,同时还有光学和闪烁性能良好等要求。

当时在全世界都没有人曾做出如此苛刻条件的BGO。

 

于是,丁肇中找到了严东生,希望他能在5年内做出符合要求的BGO。

 

这项艰巨的挑战引发了全国许多著名研究所的研发斗争。

同时也瞬间激起了严东生澎湃的研发热情。

 

他带领团队尝试了各种方法,终于从改变晶体生长方向上找到了突破口。

最终,他们仅4年就悉数完成了研发任务。

 

这批材料无论在质量还是尺寸上,都远优胜于其他国家的研究所出品。

在欧洲核子研究中心的探测器工程大会上,这项成就得到了全场来自世界各地科学家的认可与艳羡。

 

而丁肇中也自豪地称:“谁要BGO晶体,就到中国科学院上海硅酸盐研究所去!”

 

在上海硅酸盐研究所建立的东生楼

 

在这次成功合作的基础上,上海硅酸盐研究所在国际上享誉颇高。

 

数年之后,欧洲核子中心再次找到严东生。

这次他们想打造用来探寻上帝粒子的大型强子对撞机。

 

而对撞机的核心部件电磁量能器,则需要大量的新型钨酸铅(PWO)晶体来制造。

 

大型强子对撞机

于是,2003年,这个任务又落在了久富盛誉的严东生团队身上。

相对来说,PWO的晶体结构更为复杂,生长也很困难。

 

在各方面难度都增大的情况下,严东生时常亲自到原料工厂中指导生产。

 

他对于研发工作亲力亲为,甚至能随口说出晶体的测试数据。

 

5年之后,研究所再次在世界瞩目下成功完成了任务。

约5000根高质量的PWO闪烁晶体被交付制作强子对撞机。

这直接让后来对上帝粒子的探测成为现实。

 

严东生带领的团队也因此荣获了欧洲核子中心颁发的CMS晶体奖,和国内许多发明专利奖。

 

而这一年,严东生已经90岁了。

 

严东生与杨振宁等人出席人民大会堂国庆招待会

严东生的科研事业不曾因为战乱而落下,也没有因为衰老而停止。

他本人也坦言,他最好的科研时光是从60开始的,直到90岁。

 

这种不服老的科研精神也极其令人敬佩。

直到2016年9月18日,严东生留给世人丰厚的科研财富后,与世长辞了。

 

严老作为主要开拓者和奠基人,为我国无机材料事业发挥了史诗级的先驱作用。

 

他的一生获得了无数的头衔与荣誉。

但这些都无法完全反映他对于我国材料事业的贡献之大。

 

而值得肯定的是,正是学术与爱国融合形成的一股强大力量,支撑着他坚持一生的科研生涯。

 

*参考资料

黄海华. 追忆严东生院士|90岁还在研制捕捉“上帝粒子”的晶体[J]. 上观新闻, 2016.

严东生:不要过于拔高院士[J]. 成都日报, 2012.

黄辛. 宏才大略 科学人生:追忆两院院士严东生. 科学网, 2016.

Higgs boson. Wikipedia.

黄彦林. 钨酸铅晶体的发光性质和掺杂效应[D]. 2004.

 

 


编辑:岳靓

审核:王小龙

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