葛庭燧:无公无“内耗”,有史有斯人

——纪念国际著名金属物理学家葛庭燧诞辰100周年

来源:《光明日报》2013-06-14 冶沙

 

  人物简介

  葛庭燧(1913年5月3日—2000年4月29日),山东蓬莱人。金属物理学家,中国科学院院士。1937年毕业于清华大学物理学系。1940年获燕京大学物理学系硕士学位。1941年赴美,入加利福尼亚大学(伯克利),1943年获物理学博士学位。1943年—1945年在麻省理工学院光谱实验室和辐射实验室工作,1945年—1949年在芝加哥大学金属研究所进行研究工作。

  新中国成立后偕夫人何怡贞回国。1949年—1952年任清华大学物理学系教授和中国科学院应用物理研究所研究员。1952年10月调往沈阳筹建中国科学院金属研究所,1961年—1981年任副所长。1955年受聘为中国科学院数学物理学化学部学部委员,1980年任中国科学院合肥分院副院长,并负责筹建中国科学院固体物理研究所,担任该所所长。1980年应法国大学部的聘请,任里昂国家应用科学学院一级客座教授,被选为中法学院的通讯院士。

  葛庭燧毕生致力于金属物理学的发展研究。他所领导的研究集体在晶界弛豫、位错阻尼和非线性滞弹性内耗研究方面取得了大量的原创性成果。他本人也因杰出的科学成就先后获得内耗与超声衰减领域的甄纳奖,桥口隆吉材料科学奖,美国金属、矿物、材料(TMS)学会的梅尔奖和何梁何利科技进步奖。

图为葛庭燧与夫人何怡贞在德国斯图加特。

  葛庭燧先生给我留下的印象太深刻了,有时不经意间就想起他。记得几年前,在纽约的一个雨季,我和先生开着车,雨水敲打着车窗,雨刷来回刮擦着……我突然冒出一句:“假如葛先生还活着该有多好!”一阵寂静过后,我从心里又冒出一句:“因为他是一位真正的科学家。”

“假如我们要批判它,就得先弄懂它!”

  我毕业于中南大学金属物理专业。因为是改革开放后的首届,当时还没有金属物理专业课的教材,专业老师就用由A.H.科垂耳著、葛庭燧翻译的《晶体中的位错和范性流变》作为教材。全班有31人,而图书馆仅有3本书可在馆内当场借阅,所以我对葛先生翻译的这本书有着特殊的感情,并由此踏进了金属物理学的大门。

  记得我们的主要参考书是冯端编著的《金属物理学》,其中仅提到三位中国人的名字——葛庭燧、钱临照和柯俊。

  在那时的我看来,葛先生和科垂耳就是科学界的巨头,他们创造了科学史,走入了教科书,作出了里程碑式的贡献。但没想到的是,多年以后,我竟然成为了葛先生的学生,并且得到他所能给予的最大关心和爱护。

  1960年,葛先生翻译了英国科垂耳(A.H.Cottrell)1954年所著的《晶体中的位错和范性流变》。这本书在英国仅印刷了2000册,但在正值三年自然灾害时期的中国,科学出版社第一版就发行了12500册,可见这本书的影响已经远远超出了金属物理学的范畴。

  当时,金属物理学是国际学术界的一个重要研究领域。由于苏联专家否认位错的存在,在“一切向苏联老大哥看齐”的情势下,人们对位错理论顾虑甚多,裹足不前。假若逆潮流而动,很难预料会有什么样的政治风险。这时,中科院金属所创始人李薰和葛庭燧作出了科学家对待政治干扰的最智慧、最“艺术”的口号——“假如我们要批判它,就得先弄懂它!”今天看来似乎易如反掌,但是从那个年代走过来的知识分子都知道这句话的分量有多重。

  在李薰和葛庭燧的积极推动下,以《晶体中的位错和范性流变》为基本教材,国内学术界先是在长春召开有关位错和电子论的学习班,尔后又在沈阳举行金属物理报告会,让中国的金属物理学者对当时国际最新发展的位错理论有了较深了解,以此摆脱前苏联科学家对位错理论的偏见所带来的影响——这是中国金属物理学科发展中具有重要影响的大事。

  1993年5月,在葛先生80岁生日的庆祝会上,西安交通大学教授顾海澄说:“中科院金属所举办的位错和电子论学习班,以及葛先生翻译的《晶体中的位错和范性流变》这本书教育了整整两代人。”我则在心里说:“是三代人,而且影响仍绵延不断。”

图为一九五六年三月访苏期间,葛庭燧(中)在莫斯科钢铁学院参观芬克尔斯坦实验室的葛氏扭摆内耗仪装置。

来自国际高手的致敬

  1993年6月,我第一次去国外出席在日本福岛召开的国际断裂力学会议。在会议结束的宴会上,美国西北大学材料科学和工程系教授维特曼夫妇微笑着向我走来,递过来的名片背面写着:“请代我向葛庭燧教授问好”。他们说,早在1945年至1949年葛先生在芝加哥大学金属研究所做研究时,他们就相识了。还有美籍华人教授、日本教授都告诉我,他们认识葛先生已经很多年了。

  直到写这篇文章时,我才知道维特曼教授是美国科学院和工程院的双院士,夫人是美国工程院院士。维特曼教授夫人曾经是美国国家研究理事会的国家材料咨询委员会成员,2006年获国际材料科学界的最高荣誉——梅尔奖。

  1999年在剑桥大学材料科学和冶金系做研究时,我几乎天天遇见科垂耳——他在我心中就是国际金属物理界的泰斗。一天,我在系图书馆看文献,科垂耳经过我的身旁,我终于按捺不住地想表达我的情感,尝试着与他交谈。当时他已80岁高龄,听力不济,我迅速地在纸上写下几行英文:“我读过你的书,那是由葛庭燧教授翻译的,你知道他吗?”科垂耳马上向我伸出了大拇指。他曾是英国政府的首席科学顾问、剑桥的副校长,获得过皇家学会的最高科普利奖(Copley Medal),并被封为爵士。

  这些与葛先生同时代的国际顶尖科学家,都由衷地表达自己对葛庭燧的尊重、钦佩和赞赏。

扑向新中国的怀抱

  1930年,葛庭燧考取清华大学物理系。在学习期间,受到同班同学胡乔木等人先进思想的影响,他积极参加爱国学生运动,反对国民党的不抵抗主义。1935年,他参加了著名的“一二?九”运动,并加入中国共产党领导的“中华民族解放先锋队”,担任中队长。一天深夜,北平当局派军警包围清华园,搜捕进步学生,葛庭燧躲在恩师叶企孙的宿舍里,才得以安然无恙。

  1938年,葛庭燧考入燕京大学物理系读研究生并担任助教。此后,他利用燕京大学作掩护,化装成牧师去八路军晋察冀边区冀中军区秘密送雷管、无线电元件和科技资料,大约工作了两个星期后返回燕京。后来我才知道,葛先生是用翻译书稿的钱购买资料、无线电元件和火药。在国难当头、烽火连天的抗战时期,他不是一位两耳不闻窗外事的“学者”,他也曾热血沸腾、亲历亲为。

  即使日后身处异国他乡,葛先生的拳拳赤子心与殷殷报国志也从未减退。

  1949年,在中共地下党的支持下,葛庭燧积极投入动员和组织留美学者回国参加新中国建设事业的各项活动。同年2月,葛庭燧等人在芝加哥发起成立了留美中国科学工作者协会,他担任理事会主席。

  同年5月,受在香港大学任教的清华校友曹日昌之托,葛庭燧转交给当时在麻省理工学院任教的钱学森一封信,并附上一封亲笔信:“以吾兄在学术上造诣之深及在国际上的声誉,如肯毅然回国,则将影响一切中国留美人士,造成早日返国致力建设之风气,其造福新中国者诚无限量。弟虽不敏,甚愿追随吾兄之后,返国服务!”字里行间,都能体会到葛先生滚烫的爱国之情。

  1949年10月1日,毛泽东主席在天安门城楼向全世界庄严宣告:新中国成立了!也就在这一天,葛庭燧在芝加哥以留美科协的名义,主持召开了一个纪念会,并冒着生命危险举起一面鲜艳的五星红旗。他还邀集了34位在芝加哥的清华同学,一起打电报给国内的恩师叶企孙,请他转致对新中国的祝贺。

  紧接着,葛先生便接到由清华大学校务委员会主席叶企孙教授签发的物理教授聘书。此刻,他的心里充满着对未来的憧憬以及获得这份崇高荣誉的激动。他不止一次地对我说:“清华物理系1947年聘彭桓武,1948年聘钱三强,1949年聘我,一年才聘一个教授。”这股骄傲之情和对恩师叶企孙的感激之情,伴随了葛先生一生。

  1949年11月,乘坐“戈登将军号”,葛庭燧和夫人何怡贞博士携着七岁的女儿葛运培和两岁的儿子葛运建,像其他中国留学生一样,迫不及待地回到了魂牵梦绕的祖国。

图为一九七五年,葛庭燧(右二)与鞍钢工人同志一起攻关解难。

引领国际固体内耗研究半个世纪

  1941年赴美留学后,葛庭燧只用两年时间,就以“不可见紫外光源的研究”为论文题目,获得物理学博士学位,其成果被应用到美军收复南洋群岛时的侦察工作。1943年至1945年,他应邀到麻省理工学院光谱实验室,从事与美国曼哈顿原子弹有关的铀及其化合物的光谱化学分析,并在该学院的辐射实验室进行远程雷达发射和接收两用天线自动开关的研究。由于出色的工作业绩,他获得美国国防研究委员会颁发的两张奖状、一枚奖章,并获得一项专利。1945年第二次世界大战结束后,他参加了芝加哥大学金属研究所的筹建工作,成为该所到任的第二位研究人员。1946年,他第一个创制了研究“内耗”用的扭摆仪,并被国际上命名为“葛氏扭摆”;1947年,他第一次用该仪器发现了晶粒间界内耗峰(被命名为“葛峰”),阐明了晶粒间的粘滞性质,奠定了滞弹性内耗的理论基础;1949年,他提出晶粒间界无序原子群模型,被称为“葛氏晶界模型”——短短4年时间,葛先生独立地取得了一系列奠基性和开拓性的科研成就,成为国际固体内耗领域的创始人之一。

  在回国后的半个世纪里,葛先生同那个时代的知识分子一起,与年轻的共和国经历了荣辱与共、肝胆相照的艰苦岁月。无论在北京、沈阳还是合肥,也无论经历任何政治运动,他坚持基础理论研究的信念从未动摇。

  20世纪50年代,中国一切向苏联老大哥学习,唯有固体内耗领域,是苏联老大哥要向中国学习,因为葛庭燧的杰出工作。

  1952年,葛先生在沈阳金属研究所建立了新中国第一个内耗实验室,继续对非线性滞弹性现象进行深入研究。他领导的科研小组逐步认识到,非线性滞弹性现象应该与位错和溶质原子的交互作用有关,从而提出了位错弯结-溶质原子芯气团模型,揭示了该现象的物理本质。

  葛先生从沈阳到合肥时,恰逢国家实施改革开放,迎来了科学的春天。他和同事们白手起家,艰苦奋斗,建立起中科院固体所内耗与固体缺陷重点实验室。从1980年到2000年的20年间,由于较少受到大的政治干扰,他们的实验成果成井喷状增长:发现了位于室温附近的非线性滞弹性内耗峰是由两个子峰组成,并分别对应于溶质原子在位错芯区的横向和纵向扩散过程;先后在低于室温和高于室温的温度范围,发现并系统研究了5个与位错和溶质原子的不同组态有关的内耗峰,完整地勾画出了位错与溶质原子交互作用相对应的内耗谱;构造了溶质原子在位错芯区的扩散方程,并通过解析和数值方法计算出了内耗曲线,这些曲线与非线性滞弹性现象的实验结果相一致,从而初步建立了非线性滞弹性的理论框架……总之,非线性滞弹性的实验发现和理论建立,不但为内耗学科开辟了新的研究领域,而且使人们可以通过实验直接测量出溶质原子在位错芯区的扩散激活能——而这种科学数据通过别的方法很难得到。

  1992年,我第一次走进葛先生的办公室,他忧心忡忡地说:“固体物理所现在仅仅内耗与固体缺陷开放实验室在做基础科学理论的研究,否则的话研究所就要改名了。”当时受到全民经商浪潮的冲击,研究所也在所难免。而他,却无时无刻不在关注和把握着研究工作的大方向,并始终战斗在科研第一线。

  现在,葛先生亲手创建的合肥固体研究所“内耗与固体缺陷国家开放实验室”,早已成为国际知名的研究中心之一。

高价餐券和“舔光”的盘子

  无论什么时代,葛先生永远保持谦虚谨慎、勤俭节约、严于律己、宽以待人的作风。

  1992年,我第一次去中科院固体物理所时,葛先生对我说:“今年内耗与固体缺陷国家开放实验室的经费是12万,够了,量入为出。”据我所知,当时其他国家开放实验室的经费要多得多,但我从未听任何人说过经费够了,总是多多益善。对于科研经费的花销,葛先生总是勤俭持家,把每一分钱都使在刀刃上,用最少的钱做了最大的事。

  在三年困难时期,东北地区的食品供应较江南更为匮乏。沈阳市统战部为了照顾国家级专家,每月发给葛先生他们几张高价餐券。时任中科院沈阳金属研究所副所长、一级研究员的葛先生拿到票后舍不得用,首先想到的是他的学生和室里的科技人员,每次带两个人去餐厅吃一顿。

  听金属所的巴图老师讲,当时葛先生每次轮流邀请实验室的两位同事进餐。收到邀请后,大家首先要向实验室党支部书记汇报。我起初不能理解葛先生为什么要邀请,最终还是想明白了:为了科学的发展和后继有人,葛先生宁肯自己少吃一点,也要让年轻人去补充营养。凡是经历过那个年代的人都知道高价餐券的无比珍贵。

  上世纪90年代初,有一次我去中国科学院固体物理研究所,葛先生告诉我:“今天中午何先生(葛先生的夫人)请客,她已经在研究所食堂预订了三个菜。”用餐时,何先生首先放下了筷子,我和葛先生还在“埋头苦干”。随后,我也放下了筷子,剩下葛先生直到吃掉最后一片菜——这时,三个盘子就像被“舔光”了一样。

  总听葛先生说,在上世纪60年代初经济困难时期,盘子都是“舔光”的。但是此时已经是90年代了,我相信几乎所有的餐馆都罕见吃完后光溜溜的盘子。我感到有点尴尬,但马上说服了自己——我仅仅是一个“小萝卜头”,他们是大科学家,是他们请客。这时候何先生轻轻地说了一声:“会不会认为菜给少了?”当食堂经理进来时,葛先生马上站起来向他解释:“不是菜给少了,而是我们怕浪费。”

  1994年8月下旬,葛先生去日本仙台开第10次国际结晶材料强度会议,回程经上海转机,我去虹桥机场接机,带了大约七八个鲜肉月饼。我先给了葛先生3个月饼,他刚咬了一口,马上说:“很好吃,这些都留给何先生。”我又把剩下的都给了他。放在今天,能够做到刚咬第一口月饼就马上想到夫人,并且执意全部留给夫人的,能有几人?

  但是当身边的人遇到困难时,葛先生总是慷慨解囊。听说无论在金属所还是固体物理研究所,看望癌症患者时,葛先生一次总给几百元——在上世纪80年代中期以前,一个大学毕业的助理研究员的月工资也就54.5元。

  葛先生对待学生总是给予最大的关爱。他认为师生通信是私事,所以每次都是自己付邮资,从国内信件的2角到国外信件的5元4角。我却认为给老师写信不是私事,在国内是盖课题的邮戳,在国外当然要自付。收到葛先生的最后一封来信时,我发现,信封上和信的内容均是颤抖的字迹,可想葛先生是如何坚持着把它完成。从此,我再没有回信,而是将先生给我的信件永远珍藏起来。

  1996年,我在德国马普研究所研修。葛先生写信告诉我:“6月5日我参加了周光召院长主持的桥口隆吉基金会的首次颁奖仪式……奖金3万元,我很惭愧地获得这次奖金,决定把这3万元奖金作为基金,每年把利息奖给在内耗与固体缺陷研究作出贡献的中青年同志。”

  现在,中国科学院金属研究所设立的葛庭燧奖研金,每年正吸引着全世界优秀的青年学者,在中国的土地上向科学高峰攀登。

永恒的骄傲

  山东蓬莱——葛先生17岁时离开家乡求学于清华,直到学贯中西、誉满全球后,仍深深地眷念着这块土地。20世纪60年代初,当他得知家乡人民很需要农业机械,马上出资,与村里各拿一半钱买回了拖拉机和大骡子。他终身保持了劳动人民最朴素的品格,直到晚年,他都不无骄傲地告诉我:“我的家乡是山东蓬莱。”

  清华大学——葛先生曾不止一次地说:“我和清华有五层关系。”葛先生1930年考入清华大学物理系,1933年因患肺病休学两年,直到1937年才毕业,获得物理系学士。1938年,葛先生考入燕京大学物理系攻读研究生并担任助教,1940年获燕京大学硕士学位。同年7月,应西南联大吴有训、叶企孙两位教授之邀,南下昆明担任物理系教员。1949年11月,葛先生偕夫人何怡贞(美国密歇根大学物理学博士)及子女从美国回到北京后,与清华大学再续前缘。从1949年到1952年,葛先生任清华大学物理学系教授,并负责建立了金属物理研究室和国内第一个金属内耗实验室。1952年院系调整,原北京大学、燕京大学的物理系与清华大学的物理系、地质地理气象系的气象部分合并成北京大学物理系。1994年1月8日,葛先生来信告诉我,自己“在清华物理系担任兼职教授”。所以,葛先生先后以学士、助教、教员、教授和兼职教授身份,与清华大学有直接或间接的五层关系。可见,清华大学与弟子交相辉映,互为骄傲,而其中所彰显的时代精神与学术传统,将为后人所景仰。

  中国科学院——1949年葛先生从美国回国后,担任中国科学院应用物理研究所研究员。1952年10月,调往沈阳参加筹建中国科学院金属研究所,任研究员,并在1961年到1981年任副所长长达20年之久。1955年,葛先生受聘为中国科学院数学物理学化学部学部委员,1980年任中国科学院合肥分院副院长,并负责筹建中国科学院固体物理研究所,担任所长、研究员。他是同时代国际上最著名的金属物理与材料科学家,假若科学院要为最卓越的科学家陈列一组雕像的话,葛先生必定是其中一个。

  中国科学院沈阳金属研究所——1952年,听说沈阳正在筹建金属研究所,葛先生热血沸腾,请人帮他代课,自己去沈阳实地考察。他的一家也是最早在沈阳金属所安家的,那年葛先生39岁。每当描述这段激情岁月时,葛先生眼里总是洋溢着光彩。

  现在所有关于葛先生与金属所的纪念文章中,尤以师昌绪先生的文章最佳。师先生写道:“葛先生十分重视理论联系实际。除此之外,葛先生还在两个方面作出了重要贡献——一个是促进了金属研究所优良学风问题,另一个是对科技人才的培养。”“为了纪念金属研究所创始人李薰和葛庭燧的业绩,金属研究所的两座研究大楼,一座命名为‘李薰楼’,一座命名为‘葛庭燧楼’,并为他们精铸了半身塑像,在国家实验室设立了‘李薰奖’和‘葛庭燧奖研金’。这些将与金属所同在。”“……可以说,葛庭燧到哪里,哪里就会开花结果,因为他有一颗赤子之心!”

  1996年6月21日,葛先生来信说:“我将于7月2日去沈阳金属研究所两个星期。李依依所长签发了‘客座研究员’的聘书。我想答应这次聘请,但不仅是‘挂名’。这次去是讨论一下我在什么方面能够为金属所尽一点力量或进行合作研究的问题。”

  在离开16年后,葛先生还在想着怎样为金属所再作一点贡献。他对金属所有很深的感情,因为从39岁到67岁,他将人生最精华的年代献给了那片“土地”。作为园丁,他和李薰培育了一棵大树,如今这棵大树已根深叶茂。从那里飞出来,你将拥有唯实求真、开拓创新的科学精神。

  中国科学院固体物理研究所——1980年,葛先生从沈阳举家南迁合肥,参加合肥科研基地的建设,任中国科学院合肥分院副院长,负责筹建固体物理研究所。20年前的合肥董铺岛条件很差。葛庭燧提出了“摸爬滚打、勤俭建所”的口号。他带领老、中、青三代科研人员,从粉刷实验室、砌实验台、研制仪器设备做起,为中国固体内耗研究事业走上国际学术舞台而拼搏奋斗。晚上,他常常工作到深夜十一二点,可第二天,他照常到实验室上班。

  葛先生的精神和风范弥足珍贵。他始终是一面旗帜,是泰山顶上一青松,是激流水中一磐石。他的品格和成就将在中华民族和国际科学界彪炳史册。

  (本版照片均为资料照片) 

 

 

 

2013年06月17日 09:31:15  清华新闻网

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