黃志洵

(中國(guó)傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院，北京100024)

中國(guó)優(yōu)秀的物理學(xué)家、計(jì)量學(xué)家沈乃澂先生，于2019年1月19日因病不幸在北京去世，享年81歲。這是科學(xué)界的重大損失。雖說(shuō)生老病死是客觀規(guī)律，但最近兩年陸續(xù)有幾位中量級(jí)專(zhuān)家學(xué)者離開(kāi)了我們，他們又都是我的老朋友、好朋友，令我的心情不能平靜。先是林金院士(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究員，衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航技術(shù)專(zhuān)家)；然后是耿天明先生(首都師范大學(xué)教授，量子力學(xué)專(zhuān)家)；2018年底則是張操先生(美國(guó)Alabama大學(xué)教授，理論物理學(xué)家)；以及最近的沈乃澂先生。2016年12月《前沿科學(xué)》雜志發(fā)表了我寫(xiě)的文章“試論林金院士有關(guān)光速的科學(xué)工作”，此文較長(zhǎng)，深入淺出地闡明了林金研究工作的理論背景和意義；宋健院士讀后曾給我寫(xiě)信，對(duì)該文給于了充分的肯定?！F(xiàn)在我要用這篇短文評(píng)介中國(guó)計(jì)量科學(xué)院沈乃澂研究員的科學(xué)工作，卻不可能那么詳盡、細(xì)致。但過(guò)往的許多事歷歷在目，使我提筆寫(xiě)下對(duì)這位可敬朋友的思念之情。為行文方便以下簡(jiǎn)稱(chēng)他為“老沈”。

我和老沈最早是在上世紀(jì)70年代中期相識(shí)的。有一天，《物理》雜志編輯部托他來(lái)我家面談，向我約稿。在談話(huà)中我了解到他是1963年從北大物理系畢業(yè)的，后分配到計(jì)量院，在光學(xué)計(jì)量方向上工作，近來(lái)一直在基本物理常數(shù)上下功夫。我雖然不是北大出身，但父母的家就在北大，因此我們的談話(huà)就多了幾分親切。我剛告訴他自己的父親在化學(xué)系任教，他立刻就猜出是黃子卿。物理、化學(xué)兩系的老教授互相熟稔、常來(lái)常往，因此我對(duì)北大的物理名師(如周培源、王竹溪等)是很熟悉的。我告訴老沈，自己的專(zhuān)業(yè)是電子學(xué)；但它本是物理學(xué)的分支，因此我非常關(guān)注物理學(xué)的發(fā)展。至于基本物理常數(shù)，那恰好是我很有興趣的領(lǐng)域。我還說(shuō)，自己認(rèn)為計(jì)量學(xué)是追求最高精確度的學(xué)問(wèn)，一直對(duì)我有強(qiáng)烈的吸引力。

1979年中國(guó)開(kāi)始以“改革開(kāi)放”作為國(guó)策，沉悶已久的知識(shí)份子們都躍躍欲試想大干一場(chǎng)。這時(shí)我調(diào)入計(jì)量院工作的努力取得成功，從廣義上講與老沈成為同事(他在光學(xué)處，我在無(wú)線電處)。記不清是哪年了——老沈參加了一個(gè)物理學(xué)與計(jì)量學(xué)的代表團(tuán)訪問(wèn)美國(guó)，這次出國(guó)無(wú)疑增加了他追趕國(guó)際先進(jìn)水平的緊迫感和責(zé)任感?！M(jìn)入計(jì)量院后我獲悉院里有一個(gè)計(jì)劃，要開(kāi)展光頻測(cè)量研究，而這是一個(gè)艱難的課題，在全世界沒(méi)有幾個(gè)國(guó)家能完成。雖然我的研究興趣，在無(wú)線電領(lǐng)域是微波衰減測(cè)量及高頻場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，在光學(xué)領(lǐng)域是光速測(cè)量和超光速問(wèn)題研究；但我知道光速測(cè)量和光頻測(cè)量密切相關(guān)，因此愉快地服從分配加入了光頻測(cè)量團(tuán)隊(duì)，它包含從兩個(gè)處抽調(diào)出來(lái)的多位科技人員?！覍?duì)光速測(cè)量的發(fā)展史非常熟悉。雖然1958年發(fā)表的由微波方法確定的光速值被普遍接受并定為標(biāo)準(zhǔn)值，但在1960年T.Maiman發(fā)明激光后情況出現(xiàn)了根本的變化。在1972年，真空中光速c的值被精確測(cè)定，所用方法非常獨(dú)特，是靠精測(cè)激光波長(zhǎng)和激光頻率來(lái)決定c值。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)以高度復(fù)雜的技術(shù)對(duì)甲烷(CH4)完成了測(cè)頻，結(jié)果為f=88.376181627×1012Hz；取激光波長(zhǎng)λ=3.39223140μm ，由c=fλ算出c=299792458m/s。這是人類(lèi)經(jīng)過(guò)300年才得到的成果。

1979～1981年間，計(jì)量院開(kāi)始了建設(shè)預(yù)定作為國(guó)家基準(zhǔn)之一的“光頻測(cè)量鏈”的大膽努力，課題總負(fù)責(zé)人就是老沈。我僅是課題組成員之一，負(fù)責(zé)微波源的設(shè)計(jì)和低溫真空系統(tǒng)的建立方面的工作，后者是為保證超導(dǎo)鈮腔的工作環(huán)境所必須的。精測(cè)激光頻率的意義不僅是把在微波已實(shí)現(xiàn)的頻率計(jì)量高準(zhǔn)確度提升到光頻，而且可以幫助實(shí)現(xiàn)新的米定義和把光譜學(xué)中的波長(zhǎng)定標(biāo)改為頻率定標(biāo)。因此，老沈和我們都熱情投入工作。當(dāng)時(shí)的方案是先用銫原子鐘加超導(dǎo)腔穩(wěn)頻振蕩器(SCSO)產(chǎn)生高質(zhì)量的9192MHz譜線，然后控制激光器鏈。美國(guó)Stanford大學(xué)在1974年發(fā)表了關(guān)于SCSO的長(zhǎng)篇論文，團(tuán)隊(duì)帶頭人S.Stein名噪一時(shí)。正好他在1980年訪華，我們無(wú)線電處指派的4名技術(shù)人員(其中有我)就與他在計(jì)量院會(huì)面并作技術(shù)咨詢(xún)?？偟闹v，我們覺(jué)得壓力很大——這個(gè)微波頻率源的短時(shí)頻穩(wěn)度要達(dá)到1×10-12/10s才行。為此要求超導(dǎo)態(tài)的鈮腔有極高的質(zhì)量因數(shù)(Q≥1010)，不僅加工要求高，而且要處在真空、超低溫條件下。由于我過(guò)去有從事真空技術(shù)工作的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，由我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)建造低溫真空系統(tǒng)是合理的。我與中科院電工所合作設(shè)計(jì)制造了全金屬化超低溫系統(tǒng)，液氦(LHe)溫度4.2K，經(jīng)減壓降溫后可達(dá)1.3K，保證了超導(dǎo)鈮腔所需的工作環(huán)境。老沈擔(dān)子也重，他要領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)小組完成一個(gè)激光器鏈，其波長(zhǎng)逐步減小(3.39μm→1.5μm→1.15μm)。不管怎說(shuō)，我們各自努力工作，完成自己的任務(wù)?！?dāng)然，我們當(dāng)時(shí)的方案是過(guò)份龐大復(fù)雜了。

光頻測(cè)量課題使大家得到很好的鍛煉，但研究經(jīng)費(fèi)難以為繼。當(dāng)時(shí)的計(jì)量院(NIM)的經(jīng)費(fèi)與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)相比差得很遠(yuǎn)；事實(shí)上，根本改變是20年后的事。盡管我不讓自己閑著——參加“高頻場(chǎng)強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)”研制；組織編寫(xiě)《無(wú)線電計(jì)量測(cè)試叢書(shū)》；但內(nèi)心已痛苦地意識(shí)到，自己可能會(huì)離開(kāi)這里，轉(zhuǎn)到高校任教。并不是說(shuō)在大學(xué)工作就一定會(huì)有更多研究經(jīng)費(fèi)，但那里至少鼓勵(lì)數(shù)學(xué)分析和理論思維。在計(jì)量院，除了有兩位數(shù)學(xué)家專(zhuān)攻誤差理論，對(duì)一般科技人員是不提倡做理論研究的。雖然我對(duì)計(jì)量學(xué)的熱愛(ài)完全未變，我在這里也有許多朋友，但根據(jù)個(gè)人的情況是離開(kāi)的時(shí)候了。

我和計(jì)量院有隔不斷的情緣。首先，先父黃子卿院士早年在美國(guó)MIT獲得Ph.D的論文是精測(cè)水的三相點(diǎn)(triple point)溫度，其結(jié)果精確性高故曾被當(dāng)作國(guó)際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)值有若干年，所以后來(lái)他曾任計(jì)量院熱工處的顧問(wèn)。其次，我有一段時(shí)間為自己設(shè)計(jì)的真空測(cè)量?jī)x表而多次來(lái)計(jì)量院做實(shí)驗(yàn)。再者，我在計(jì)量院所辦刊物(《計(jì)量學(xué)報(bào)》、《無(wú)線電計(jì)量》、《國(guó)外計(jì)量》)上發(fā)表的論文很不少，這當(dāng)然頗為增進(jìn)我和該院之間的感情?？傊x開(kāi)計(jì)量院對(duì)我而言是艱難的決定。

1985年我轉(zhuǎn)到北京廣播學(xué)院(后稱(chēng)中國(guó)傳媒大學(xué))微波工程系任教，先為副教授后升職教授。在這些年，與老沈的聯(lián)系減少了。到上世紀(jì)末，老沈從計(jì)量院退休并轉(zhuǎn)到中科院物理所工作；他立即注意到國(guó)際上的重要變化——改用飛秒的光頻梳技術(shù)直接進(jìn)行光頻的絕對(duì)測(cè)量。這是因?yàn)?999年W.Hansch發(fā)明了全新的光頻測(cè)量方法——光梳(light comb)，并因此獲得2005年Nobel物理獎(jiǎng)。老沈和別的專(zhuān)家一起努力，促進(jìn)了新光頻測(cè)量技術(shù)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)。他還兩次出國(guó)參加國(guó)際計(jì)量局組織的國(guó)際比對(duì)。2006年，在一次我主持的學(xué)術(shù)會(huì)議上，我們請(qǐng)他報(bào)告了光梳技術(shù)?！?012年，北京大學(xué)出版社推出老沈的專(zhuān)著《光頻標(biāo)》(46萬(wàn)字)。這是他一生中最重要的一本書(shū)，其中對(duì)光梳論述深刻，對(duì)以后的研究者深具價(jià)值?？傊梢哉f(shuō)他是中國(guó)的光頻測(cè)量技術(shù)的先行者，承前啟后貢獻(xiàn)很大。

老沈一貫重視國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的新情況、新問(wèn)題，與時(shí)俱進(jìn)絕不保守。雖然他自己并未參與到超光速研究之中，但他以濃厚的興趣多次向我了解情況，參加我們的每個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議，從而豐富了他的思維和認(rèn)知。有一次他讀了我的文章“負(fù)波速研究進(jìn)展”，頗為興奮，寫(xiě)下了如下的評(píng)語(yǔ)：“可貴的是，黃志洵教授提出在Sommerfeld-Brillouin波速理論中，負(fù)群速其實(shí)是超光速的一種形態(tài)，這是對(duì)負(fù)波速的深刻理解。他進(jìn)而提出在物理學(xué)中應(yīng)展開(kāi)‘三負(fù)研究’的思想，即對(duì)負(fù)折射率、負(fù)波速、負(fù)GH位移的概念作相聯(lián)系的深入研究，其觀點(diǎn)新穎、發(fā)人深思”?！?2014年9月21日，中國(guó)傳媒大學(xué)為我的新著《波科學(xué)與超光速物理》舉辦座談會(huì)，共20多人，其中有3位院士。在會(huì)上，老沈發(fā)言說(shuō)：“這本書(shū)比較深刻，應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)宣傳。理論物理的困境如何突破需要考慮。長(zhǎng)期以來(lái)挑戰(zhàn)Einstein在科學(xué)界是禁區(qū)，但為什么經(jīng)過(guò)多年宣傳仍有許多人對(duì)相對(duì)論有意見(jiàn)甚至要推倒它？量子力學(xué)卻沒(méi)有這個(gè)情況。相對(duì)論說(shuō)動(dòng)體速度如接近光速其長(zhǎng)度會(huì)趨于零，質(zhì)量會(huì)趨于無(wú)限大，但這都沒(méi)有實(shí)驗(yàn)證明。說(shuō)‘光速不能超過(guò)’也只是一種說(shuō)法而無(wú)實(shí)驗(yàn)證明。目前已知：1987年超新星爆發(fā)時(shí)中微子比光子早到地球；2008年又知道量子糾纏的傳播速度遠(yuǎn)大于c；這些事都表明超光速有可能性?！贿^(guò)，黃教授年事已高，我們希望中青年科學(xué)工作者開(kāi)展研究”。

在2015年的一次談話(huà)中，我向他誠(chéng)懇地說(shuō)明，為什么我提出“建設(shè)具有中國(guó)特色的基礎(chǔ)科學(xué)”這一命題。我決非把自然科學(xué)分為“東方的、西方的”，或者“中國(guó)的、外國(guó)的”，而是說(shuō)中國(guó)科學(xué)界過(guò)份迷信權(quán)威，過(guò)份緊跟西方——他們搞什么就搞什么，缺乏自己的新的科學(xué)思想和學(xué)理?！硎举澩业挠^點(diǎn)，指出這種情況在理論物理領(lǐng)域最嚴(yán)重。如過(guò)份迷信西方權(quán)威，就會(huì)窒息創(chuàng)新之路……?？梢?jiàn)，雖然老沈受傳統(tǒng)物理學(xué)教育年深日久，但他卻不受束縛，總是愿意接受新事物、研究新問(wèn)題?！拔槐拔锤彝鼞n(yōu)國(guó)”，在這點(diǎn)上我們是完全一致的。

老沈關(guān)心青年科技人員的成長(zhǎng)。尤其令我感動(dòng)的，當(dāng)我的博士生要做實(shí)驗(yàn)找他幫助時(shí)，他總是像對(duì)自己的學(xué)生一樣熱情關(guān)懷照顧。而且，多次參加他們的畢業(yè)答辯；不辭辛勞、誨人不倦。在老沈的身上，體現(xiàn)了中國(guó)知識(shí)份子的傳統(tǒng)美德。他的嚴(yán)肅、嚴(yán)謹(jǐn)與熱情，我們是不會(huì)忘記的。

老沈一生著作宏富；2004年中國(guó)計(jì)量出版社推出了他編譯的書(shū)《基本物理常數(shù)1998年國(guó)際推薦值》(約20萬(wàn)字)，是參考P.Mohr的著作，又融入了他的理解與評(píng)論，深具參考價(jià)值。另外，他還著有幾種科普書(shū)——《太空之旅》、《神奇的納米科技》、《開(kāi)爾文刻度》。他是一位永不停下腳步的科學(xué)家。

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2016年5月28日是我的80歲生日，老同事、老朋友以及專(zhuān)家學(xué)者們舉辦了一個(gè)活動(dòng)為我慶生。到會(huì)約30人，年齡最大的是航天二院203所郭衍瑩研究員(防空導(dǎo)彈及相控陣?yán)走_(dá)專(zhuān)家)。老沈也參加了，而且來(lái)得很早；他看了我送給每人一具精致的扇子，上面寫(xiě)有我的一首舊體詩(shī)“航天大發(fā)展有感”。該詩(shī)的頭兩句說(shuō)：“牛頓仍稱(chēng)百世師，今朝光速已太遲”；對(duì)此他很有興趣，纏住我討論，直到活動(dòng)開(kāi)始?！?dāng)年7月，剛巧兩家人都在北戴河度夏；我們乘車(chē)去老沈和夫人住所，有一次時(shí)間不長(zhǎng)的談話(huà)。沒(méi)想到，這竟是我最后一次看到他?！?018年6月老沈因病住院，當(dāng)時(shí)并不嚴(yán)重。后來(lái)聽(tīng)說(shuō)情況不好；到11月，老郭找我說(shuō)，關(guān)于為已故的林金院士編文集的事，最好請(qǐng)老沈出任主編。當(dāng)時(shí)我說(shuō)這已不可行，因?yàn)樗×?，已住院?shù)月情況不容樂(lè)觀。又過(guò)了兩個(gè)月，老沈竟去世了?！?/p>

斯人已逝，精神長(zhǎng)存。畢生致力于推動(dòng)物理學(xué)與計(jì)量學(xué)的結(jié)合和發(fā)展的乃澂先生，不僅對(duì)國(guó)家有貢獻(xiàn)，也給我們留下了綿長(zhǎng)的記憶和思念。祝他在天堂安息。每個(gè)人的人生終歸是要落幕的；但有的人的人生卻帶來(lái)了持久的影響力。