懷念恩師王福山教授
《隴霞》世界日報
July 08, 2010 06:00 AM |
在寫我的恩師王福山教授之前，不妨先讓我從一次經歷說起。

在美國波士頓召開的一九九五年度某一次II-IV族半導體化合物國際會議期間，我受到柯林頓總統的科技顧問的接見。

該顧問曾策劃過讓當時的眾議院議長贊助了位於華盛頓州的以約翰遜‧麥瑟(以下簡稱J-M)公司為首的一些公司和著名大學，高達一億美元的巨額資金，以開發該 II-IV族半導體化合物材料。

該項目當時已進行了五年，但參與此項目的J-M等大公司和著名大學，連一塊好的樣品都沒有生產出來。

當時我在克里夫蘭晶體公司擔任首席科學家，主管二六(II-VI)族化合物半導體晶體的研究和製備。我開發的該產品沒有拿過美國政府一分錢補貼，卻經原休斯公司聖塔巴巴拉研究中心等數家美國大公司和一家以色列公司一致認證為「前所未有地好」。

由於J-M公司的總經理事先對這位總統顧問介紹了我產品的成功，所以這位總統顧問在會議中間休息時間接見了我。

他第一句就劈頭問道：「為什麼會做得這麼好？」我回答說是因為我的老師們好。這時我馬上想到的就是母校復旦大學的老師王福山教授和謝希德教授。

我補充說，目前一些著名的大學教授們用流體力學方程描述的該晶體生長過程，作為解方程的初始條件的固相──液相交界面的形狀是錯的：它不應該是平坦的，而應該是略為凸出的曲面，這就是為什麼我製作的該晶體又大又好。

顧問說我怎麼知道的？我說我於一九六五年在中國科學院工作中就觀察到此現象，而理論上的解釋是在讀復旦大學三年級時老師就曾講過的。此後，我發現一些發表的論文中所解的方程全都改用凸形面作為初始條件了。我說自己的成就全歸功於老師，並非客套，而是千真萬確。

我於一九五九年考入復旦大學物理系，王福山教授是系主任。王老師早在一九二九年就前往德國最著名的哥廷根大學留學，主修理論物理。他的老師們都是第一流的科學家，有多名諾貝爾物理獎得主。

數學導師柯朗( Courant)教授是希爾伯特的高足，實驗課導師則是剛得到諾貝爾物理獎不久的弗朗克(Frank)教授，他主要的導師則是作為量子力學搖籃的哥廷根量子力學團隊的領導人。

後來的則有諾貝爾物理獎得主馬克斯‧玻恩(Max Born)教授。一九三三年希特勒納粹迫害猶太人，玻恩被迫離開德國，行前他為王福山寫了一封推荐信給他的學生、當時在萊比錫大學任教授的海森堡(Heisenberg，因量子力學著名的測不準原理而獲得諾貝爾物理獎)，王福山因此就轉往萊比錫大學留學，師從海森堡學理論物理。

海森堡還教授了有關的力學、熱力學、電學和光學、原子物理、量子力學、相對論並主持物質結構的討論班。

在德國留學中給王福山印象極深的是海森堡教會了他幾種嚴謹的學習方法，王老師後來全傳給了我們。

例如量網運算，即只有等式兩邊的量網相同，才可知計算的正確性；譬如說你算出來的電容的量網若不是「厘米」(在經典的「厘米一克一秒」制)，那麼肯定是在哪個環節上出了錯。

又如，若要處理問題，必須先對問題有大致的觀點和估計，只有當所出現的結果同所估計的結果有一定程度相符時再進行詳細的計算，否則就會走很多彎路；如果研究一個新的物理現象，那麼最好先推導出數學表達式，哪怕是近似的也行。

後來我在指導學生時，我都會用最簡單的方法深入淺出地來表達，讓聽者懂得基本原理，這是從王老師那兒學來的海森堡方法。(五之一)


在最近的一次國際會議上，一位著名的德國教授當面誇我設計產製的晶體非常好，並問我為什麼？

我打趣地說，我就是你們海森堡教授的徒孫呢！我也常常喜歡先用王福生老師教我們的「海森堡方法」來判斷有些科學家們的講話和文章是否符合「基本常識」。

王福生老師身材不高，臉上常掛著和藹可親的微笑。他教授了我們全部的福里斯《普通物理學》，講課時他有很濃重的上海浦東口音，少數外地同學開始聽起來很吃力，但慢慢地也就習慣了。

王福生不單單教我們物理，他還常愛和我們談物理學史。我還清楚記得，在六○年代初的飢荒時期，他給我們上的那堂物理大課，讓我們完全忘掉了轆轆飢腸。

他把「紫外光災難」的前因後果、「黑體輻射」公式的推導，以及普朗克的「光量子」假設如何使黑體輻射能量收歛，並符合實驗結果，交代得清清楚楚。

這裡面很典型地體現了物理學那種內在邏輯美和理性美，能神遊於這樣一種求知和認識事物本質的境界，能不斷擴大和豐富這種境界，是一種幸福──這是當前的豪富大款們永遠不可能理解的幸福 。

我高中時的數、理、化和英文都在全校名列前茅，短跑還締造過創校以來紀錄，又是一名出色的小提琴手，但我對考大學卻沒有太多指望，因為班主任曾明確地對我說：「你父親是國民黨元老，你是反革命子女，你上不了大學，……」

雖然當年每人可填二十四個大學志願，但我卻草草只填了三個：復旦大學物理系、清華大學建築系和交通大學造船系。結果我竟然糊里糊塗地進入了第一志願復旦物理系。

文革時，王福生也被打倒，我去探望，他無意間問起我當年為什麼會考上復旦物理系？他說，你們這一批學生都是以極高的分數錄取的，雖然許多人「出身」不好。(五之二)


那一年高考物理特別難，王老師說，他當時向(中共)黨組織請求讓我們這些獲極高分(滿分是六○○，而我們都是五四○以上)「出身」不好的子女也可以入學，所以像我這樣的學生才獲准進入了復旦物理系。

入學的當然也有一些成績很好「出身」又好的同學，如當今的全國人大副委員長、原國務委員和教育部長陳至立就是。

在這裡我還想說幾句基礎課很重要的話。本文開頭我已經提到了J-M公司和許多著名大學(美國和英國等最頂尖的學校)多年做不出的原因。後來J-M公司總經理三次從西海岸飛到東邊來請我，我實在盛情難卻，就去了一次。

他說他們買了一百五十萬美元最貴的單晶爐，有十三個熔區由十三個高級的溫控儀來控制，卻生產不出該半導體單晶來，一大批博士專家不知道關鍵的控制該在哪裡。

我就把復旦大學三年級時王福山老師講的生產單晶的基本原理用簡圖畫出，把一些最難懂的問題用最簡易的方式表達在黑板上，讓他們「心服口服」。

他們有二十四個博士研究員，一個月後，終於想通了我透露的奧妙。他們照我的設計只要二個溫度控制儀就夠了，僅花了一萬美元就製造成一台新的單晶爐。

數周後，他們根據我的方法果然產出了大量的單晶，這就是基本概念的重要。

一九八八年在美國佛羅里達州奧蘭多市，又召開的該II-IV族半導體化合物國際會議上，當時只有三十三歲的一位來自台灣的傑出的科學家，在會議主席台發言時，內容「震驚全場」！(五之三)


這位來自台灣的年輕科學家，在台上高聲說：「你們(指那些在場的世界最著名的大學的頂級教授們)都是用砷化鎵(III-V)當襯底，用分子束外延生長該II-VI半導體簿膜，我認為你們連最基本的常識都不懂。你們都應該重新回到大學，去念一年級學習基本物理常識。」

一時全場嘩然！當時只有我一人支持他的觀點，雖然他說得太不客氣，但卻是事實，因為美國和英國的許多名牌大學根本不重視本科教育，而只看重研究生教育。

不信，可以比較一下柏克萊的量子力學教程和我們(復旦大學)當年讀過的朗道的量子力學教程，也可以比較一下柏克萊的高等數學教程和我們當年學習的斯米爾諾夫的高等數學教程，就可以看出美國本科教育之「馬虎」。

我說這些不太中聽的話，無非是要強調基礎課程的重要，也強調我們當年王福生老師時代的基礎課水平是很高的，不必妄自菲薄。

現在的年輕一代在基礎課上的根底就大有問題了。當年我們考試時，哪有什麼作弊，那簡直就是天方夜譚，然而如今，考試作弊卻成了家常便飯。

王老師愛音樂，他說，很多大物理學家，如普朗克、馬克斯‧玻恩和愛因斯坦等人都酷愛音樂，普朗克和波爾茲曼還是出色的鋼琴家。

王老師也喜歡拉小提琴，他告訴我說，有一次，當時的維也那交響樂隊的首席小提琴師和他一起在馬路邊的攤子上，發現了一把裂成幾塊的小提琴，這位首席勸王老師買下。後由一位德國製琴大師修復後，首席又對王老師說，他從來沒有拉過這麼好的琴。

在「文革」時，王老師不但遭到紅衛兵抄家，還被「掃地出門」，搬進一間像農舍般的房子裡。

有一天，他叫長子王純堯(我的同班同學)來請我上他的「新家」去拉那把小提琴給他聽。但我發現那把名琴的膠全已脫落，琴已經散開了。(五之四)


這把好琴上面，幾乎沒有任何製造商和製作年代的標記，琴的背面，也沒有漂亮的花紋。


王老師於是拿出另一把非常漂亮的德國琴讓我拉，這把琴的音樂卻很不好，但我還是為他拉了幾首曲子，包括：馬斯奈的《沉思》、貝多芬的《F大調浪漫》和《G大調浪漫曲》等。

那天和我同去的還有另外幾位同班同學，王師母做了非常好吃的菜，我記憶最深的是雞蛋炒香腸，據說這還是哥廷根的名菜呢。


王老師為人樸實真誠，他很節約，乘電車去復旦為節省三分車資，寧可早一站下車走路去學校。但有時在車子上遇到我，卻總要為我付六分車資。王老師節約是省自己，對人則很大方，特別是對恩師海森堡。海森堡由於曾參與德國納粹時期的原子彈研究被後人所詬病、誤解，王老師常在力所能及的場合為之「解釋」。


二戰結束時，海森堡和哈恩等一大批德國科學家，曾經被關押到英國，四○年代末才回到德國。當時德國從廢墟上重建，物質條件極其艱苦。


王老師曾多次從上海郵寄火腿等食品給在德國的海森堡。滴水之恩，湧泉相報。王老師「為人師表」的風範，現在幸運的年輕一代可別忘了啊！


(本文經老同窗慕汝高云教授整理、修改和補充，並請王福山老師之子王純堯教授審閱，深表謝意。)(五之五)


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