周立伟院士:技术员到科学家之路

中国教育装备采购网2012-08-28 09:03围观1810次我要分享

  韦尔,是中国工程院院士周立伟曾经用过的笔名,最早出现在1961年油印出版的《电子光学理论与设计》教材上。在1978年之前,与很多知识分子一样,周立伟的真名不被允许出现在出版物上。

  周立伟说有两层含义,一是谐音“伟儿”,送给他的父母亲;二是截取电磁学奠基人麦克斯韦尔之名,希望自己能在电子光学领域有所建树。

  多年以后,周立伟被公认为宽束电子光学理论的开拓者与奠基人。一个盛夏午后,记者如约见到这位满头银发、气质不凡的老者,听他讲述科学之路上那些鲜为人知的故事。

  “学一门技术帮父亲养家糊口”

  1948年夏天,16岁的周立伟第一次为自己的人生作出重大选择——放弃高中学业。

  “虽然我喜欢读书,但我懂得,即使我这样读到高中毕业,家中也绝无能力继续供我上大学。”周立伟的选择,出自一个成长于贫苦家庭的少年,想要尽早为家庭分忧的心声。

  周立伟1932年出生于上海市一个普通制药工人家庭,一家五口靠父亲微薄的收入艰难度日。有段时间,父亲因药店倒闭而失业,母亲摆起地摊叫卖茶叶蛋,生活愈加窘迫。周立伟对生活的困苦和父母的艰辛有着切入体肤的感受。

  “那时我也没有什么宏大理想,只想早些工作,学一门技术帮父亲养家糊口。”周立伟离开仅读了一年的高中,投考国立上海高级机械职业学校。

  作为当时上海唯一一所培养中级专业技术人才的国立职业学校,那里免交学费和伙食费,对穷人家的孩子很有吸引力,竞争也异常激烈。周立伟被录取了,父亲用家中仅有的一块值钱的手表换了钱,给他买了一身校服。

  国立上海高机没有细致的专业划分,仅设一个机械科,所学课程则五花八门,微积分、三角函数、机构学、机械原理等均有涉猎。“相当于简化过的大学课程,偏重实用知识和工程实践。”周立伟刻苦努力,打下了极好的机械基础。

  在机械科学了三年技术,周立伟于1951年被分配到上海公私合营华通电机厂工作。“学一门技术帮父亲养家糊口”的愿望实现了,学得的一身本领,也有了施展才华的舞台。

  在电表车间当技术员时,周立伟看到,工友们都以手工方式为电阻片绕上扁平线圈,劳动效率极低,对工人眼睛的损伤则很大。“能不能用手摇机器取代手工绕线?”周立伟打算进行技术革新

  很快,周立伟从车床的机械原理中获得启发,并在工程师和老师傅的帮助指导下,提出用螺杆转动使漆包线进动绕线的原理,研制出了一种绕扁平线圈的绕线车,工效一下子提高了7.5倍。1952年6月18日上海《劳动报》为此技术成果作了专门报道,那时的周立伟还不到20岁。

  “知识要用,用了以后才能成为智慧。另一方面,人要有善心。”经过此番技术创新,周立伟悟出了一些道理,“看到工人的眼睛损伤很厉害,我能不能帮他们解决这个痛苦呢?有善心,还要能够想出办法。”

  重燃大学梦

  凭借努力和钻研,周立伟在华通电机厂进步很快,两年内,技术职称由二级助理技术员升至四级技术员。

  “但我总觉得自己的知识太贫乏了。”周立伟记得,当时的副厂长设计了一个二分之一马力的电动机,交给他矽钢片转子和定子的尺寸以及线圈匝数,要他绘出总装图和零件图。任务都顺利完成了,“但为什么这些零件装起来,就是二分之一马力的电动机呢?我不懂电动机的原理,更不知道如何设计”。

  对于渴求知识的周立伟来说,自认为知识贫乏无疑是一种痛苦。很自然的,他萌生起上大学的念头。恰好此时,国家号召工农青年上大学,周立伟便提出要进入大学充实自己。1953年6月,他被派往复旦大学参加干部补习班,经过3个月的补习,考入北京工业学院(现北京理工大学)。

  周立伟选择所报考大学时,还有一段小插曲。几年前,周立伟因身体原因参军未成,北京工业学院的招生老师知道这一点,于是动员他说:“你原来想拿起武器保卫祖国,我们学校是一所国防工业性质的院校,上这所大学,将来制造出最好的武器给战士,也是保卫祖国啊。”这番话打动了周立伟,从此离开上海远赴北京。来到学校,周立伟分配到仪器系8531班,专业为军用光学仪器。“上世纪50年代的青年,思想都很单纯,想法都差不多,主要是努力学习,学好本领为祖国服务,祖国的需要就是我们的志愿。”周立伟说,服从组织需要,是他走入光学领域的起点。

  当时的高等教育向前苏联学习,加之学校的目标是培养毕业后就能进入工厂的实用人才,导致专业划分极为细密。“大学最后一年,班级一分为二,一部分人学地面瞄准具,一部分人学空中瞄准具。”周立伟说,自己在大学期间学习很用功,但“学得比较死”,知识面不够宽。

  周立伟至今完好保存着求学时的学习笔记和实习笔记,翻至任何一页,字迹、绘图都如印刷品一般工整。无论多么复杂的机械制图,他都用手一笔一画精确绘制,扎实的功底和一股子认真劲儿跃然纸上。这在今天习惯于电脑制图的机械系学子看来,多少有些不可思议。

  1958年毕业时,周立伟曾要求去工厂工作,然而鉴于家庭出身、工厂经历以及在校表现,他被系里定为留校工作的第一人选。

  “浓重的报恩思想”

  留校后不久,学校要求他负责筹建夜视技术新专业,并派他到北京大学进修。

  “开始时,我一点也不懂什么是红外光阴极、荧光屏、电子光学等,一些专门名词以前从未听说过。”周立伟说自己又跳转到了一个陌生的领域,基本属于物理学范畴,“但我也不怕啊。我只是想,只要努力学,哪怕比别人多花几倍的力气,也一定要把新专业建设好。”

  踏实、认真、拼搏,这些精神品质始终是周立伟攻坚克难的法宝。他一边进修,一边给学生上课,两年功夫,他写出了《电子光学理论和设计》教材,这让很多人感到惊异。

  为了攻克夜视成像器件的电子光学理论和设计,1962年,周立伟带着任务前去苏联留学。

  苏联导师第一次见到周立伟,为了考查他的能力,给了他三篇俄文文献,让他一个月看完之后再来汇报讨论。由于在国内已打下较好的电子光学基础,一个星期后,周立伟提出了自己的见解,写出一份文章修改意见去见导师。

  苏联导师为此大吃一惊,确定选题时,竭力邀请周立伟协助他一起搞超高频电子光学。这一研究方向是当时全世界的热门,中国尚未开始触及,导师告诉周立伟:“你跟我学,到中国可以称王称霸。”

  “跟导师合作,拿个学位没问题,但要改变出国时的志愿,学成了回去也没有用。不跟他合作,恐怕一切都要靠自己,学位不保险。”再三思量,周立伟决心不改变原定方向,要靠自己闯出一条路子,实现当初的诺言。

  周立伟告诉记者,留苏期间,直到他把学位论文写出来提交给导师之前,两人之间再也没有讨论过学术问题。

  超高频电子光学无疑是当时的学科前沿,为何周立伟非要继续研究夜视成像?

  “我这个人一直有个问题,就是报恩思想很浓重。”周立伟回答道,“学校培养了我,把我送到苏联,如果我不回到学校解决夜视的事情,怎么对得起学校呢?”

  在苏联,他把所有时间和精力都投入在图书馆,“单打独斗闯天下”。在寂寞的学案上读书做笔记,不懈探索着,终于在静电聚焦同心球系统的电子光学和阴极透镜的像差理论上取得突破。

  这也成为周立伟此后在宽束电子光学研究领域的重要切入口,迈出了他科学人生的重要一步。1966年4月底,苏联列宁格勒电工学院学术委员会以全票通过周立伟的物理数学副博士学位论文答辩。然而周立伟回到母校后不久,“文革”开始了。

  攻下科学征途中的碉堡

  1972年,周立伟才得以重返大学讲台,重新主持夜视技术教研室工作,组织教师为工农兵学员上课。他把副博士学位论文编写成《变像管与像增强器电子光学》教材,付印后用于教学。

  由于国家需要,周立伟的夜视技术研究工作也得以延续。夜视技术的关键器件是变像管和像增强器,核心问题是如何制作高灵敏度的光阴极和如何设计出高质量的电子光学成像系统。

  同年,兵器工业部要求周立伟带领一个研究组参加国内微光夜视技术的攻关会战,他与兵器工业部下属研究所的方二伦、冯炽焘等一起研究变像管和像增强器的电子光学系统计算与设计,取得了可喜的成果。

  1973年和1974年,周立伟两次被派往荷兰和英国考察夜视和像增强器技术,回国后,他撰写了两份出国参观考察报告,在其建议下,促成了我国第一代像增强器生产线的引进。

  “所有的技术秘密包括光阴极制作工艺都引进了,唯有电子光学系统设计软件包不予引进。”周立伟深知,这是因为人家希望我们只能按照他们所提供的图纸制作有限种类的像管,不希望我们具备自主设计开发的能力。

  周立伟的面前又出现了一块硬骨头。从上世纪80年代开始,他与方二伦等合作钻研,最终研制成功了ODESI-V像管电子光学系统优化设计软件包。这项研究为我国微光夜视行业由仿制到自行设计研制、独立自主开发新型夜视器件开辟了道路。

  改革开放后,周立伟总觉得自己有使不完的劲头,一心要在科学征途上攻下更多的碉堡,更加抑制不住对科学研究的冲动和创造的渴望。

  周立伟将自己在苏联留学时的研究由静电聚焦扩展到电磁聚焦领域,开始研究同心球电磁聚焦系统的电子光学问题。1982年,50岁的他把青年时代的种种想法整理为10个问题,写成《成像系统电子光学若干问题的探讨》一文。

  到上世纪90年代初,周立伟已带领研究生解决了自己提出的10个问题,先后出版了学术专著《宽束电子光学》和《宽电子束聚焦与成像——周立伟电子光学学术论文选》。

  《宽束电子光学》出版后,国内外学者均给予很高评价,被认为是一部具有科学性、创新性与系统性的著作。周立伟告诉记者,以“宽电子束”为概念体系的电子光学研究是全世界的独创,在此前任何文献中都没有出现过。

  2000年10月,诺贝尔奖获得者、俄罗斯科学院院士普罗霍洛夫在祝贺周立伟当选俄罗斯联邦工程科学院外籍院士的贺信中赞扬道:“你是自己的科学学派的创立者。”

  新世纪开始,周立伟又把静态电子光学的理论推广到成像系统的动态电子光学领域,将动态电子光学和静态电子光学统一起来进行研究,并提出了直接积分法求解成像系统的时间像差理论,给出了计算时间像差的一套新的表达式。

  回顾科学生涯,周立伟说自己还是有点志气的,一定要攻下宽束电子光学这个碉堡来,同时,自己所研究的也正是国家迫切需要的,具有较大的科学价值和实际意义。

  如今,年近八旬的周立伟依然没有停止思考。他每天还会到办公室认真校对、修订拟投出的学术论文,不能有半点疏漏。

  “虽然我现在的思维比不上从前年轻的时候,但我还在科学的道路上,蹒跚地前进着。”岁月不饶人,周立伟也时常会问自己,“一晃八十年了,到底做了点什么?”

  “我是属于中等资质的人,没有过人的天赋和特别聪明的地方,能力也不是很强。但我自问是一个勤奋努力,在科学探索上孜孜不倦、永不放弃的人。”天道酬勤,周立伟的信念从来没有动摇过。

  学术名片:

  周立伟,出生于上海市,浙江省诸暨人。电子光学与光电子成像技术专家、宽束电子光学理论的开拓者与奠基人。1958年毕业于北京工业学院(现北京理工大学),1966年获前苏联数学物理副博士学位。现任北京理工大学教授。

  1997年被俄罗斯萨玛拉国立航天大学授予名誉博士称号,1999年当选中国工程院院士,2000年当选俄罗斯联邦工程科学院外籍院士。

来源:中国科学报

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