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王之江
2013-12-13 14:50     (点击: )

   我校应用物理系52届毕业生,我校兼职教授,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、原所长,光学家、物理学专家,1930年10月生,江苏常州人,1991年当选为中国科学院学部委员(今称院士)。
  王之江院士的故乡江苏常州市是江南文化名城,天宁寺、红梅阁和近园都是常州城里著名的历史文化古迹。受古城浓郁的文化氛围的熏陶,他从小就喜欢读书。青年时代,他就读于常州中学,这所学校教师们认真负责的敬业精神和注重培养学生独立思考习惯的教学法,在他心目中留下了深刻的印象。他这样回忆道:“我独立学习的能力是在高中时代养成的,我对故乡、对江苏常州中学的老师们怀有深深的感激之情。”
  高中毕业后,他考取了大连工学院。在读完大学一年级时,应用物理系系主任、著名光学专家王大珩教授向学生们做报告,动员他们转系读物理学。王教授阐述的物理学基础理论对于认识世界、改造世界的作用和影响,深深打动了年轻人的心。王之江在第二年开始改读物理学。
  当时,在物理系执教的有何泽庆、吴式枢、毕德显等老师。前辈们的谆谆教导使转系的学生学到了物理科学的入门知识,还学到了研究物理学的方法。有一件事对王之江的影响特别大。一次,何泽庆老师在上辅导课时给每一位同学发一张纸,让每个人写出自己的读书方法、学习方法。同学们都不理解老师的用意,何老师便解释了这样做的必要性:工欲善其事,必先利其器,每位做学问的人都要知道做学问的方法。何老师的话意味深长,王之江当时得到了极大的启发。他说,这使他注意起思想方法和工作方法,这也是他自己以后能做成一些工作的主要原因。
  解放之初,王之江为了了解革命胜利的原因,读过一些马列主义著作。对于辩证唯物主义,他做过较长时间的学习和思考,对于德国古典哲学也进行了粗浅的学习。他对中国古典哲学也有浓厚的兴趣。他感到,学习哲学能使人变得聪慧。
  他还学习了有成就的科学家的思想方法和工作方法,阅读了大物理学家、数学家彭加勒写的《科学的价值》,英国物理学家、电磁感应的发现者法拉第的《电子研究》,20世纪最伟大的思想家、相对论的提出者爱因斯坦的《物理学的进化》,以及他与另一位伟大的思想家、量子力学的创始人之一玻尔的长期论争的有关记述等。这些大科学家们发现和开拓科学新领域的思维方法,逻辑判断和推理,以及献身科学的感人事迹和所具备的人格魅力,都深深打动了年轻学者的心灵。
  他还从列宁对彭加勒的评述中,了解到发生在19世纪末、20世纪初的物理学革命。物理学革命引起了科学认识的飞跃,孕育了像相对论、量子论等具有革命性的思想。这场革命所具有的深远的意义,尤其是它以批判的精神对待过去的观点和理论,代之以新的观点和理论,促进了科学进化,对他思想震动很大。他认为关键在于人们能否做出独立的分析。尽管后来这种独立思考的精神使他备遭厄运,他也不后悔。
  从大连工学院物理系毕业后,他来到长春光学精密仪器研究所(原中国科学院长春光学仪器馆)工作。那时我国光学设计力量非常薄弱,己任这家研究所领导的王大珩教授为振兴国家的光学事业,把光学设计的重担交付给了他。王之江的第一个工作领域便是光学设计。这与理论物理相距甚远,不太符合他的愿望,虽然一开始有些勉强,但既然是国家的需要,也就要十分负责地把它做好。经过一段时期的努力工作,他熟悉了这个领域的工作,并且爱上了光学设计这一行。60年代改行做激光方面的工作以后,他也仍然有兴趣做一些在光学设计方面可以做的工作。他深有感触地说:“兴趣是与熟悉程度相关的。”他认为,要适应时代发展的需求,科技工作者改行做新的工作是必然的,改行迫使自己学习新的知识、涉及新的领域,这能提高自己学习知识和更新知识的能力,从而为取得成果奠定基础。

 

                                    辩证思维与光学设计理论的提出

 

 王之江怀着高度的责任感,投身到了光学设计这一崭新的领域,他领着一班人,齐心协力、埋头苦干,开展各种光学设计的研究工作,为提高光学设计水平和发展我国光学仪器工业做出了贡献。由他主持设计的照相物镜系列、平面光栅单色仪、非球面特大视场目镜、150﹟大型电影经纬仪物镜,以及近年完成的数种光刻物镜等一系列成果,均达到了国际先进水平。在实践中,他创造性地发展了像差理论和像质评价理论,形成了新的理论体系,并以信息论和光学传递函数理论为基础,建立各种像质评价标准的联系,以及用信息传递的观点进行仪器的整体设计等。1964年出版的《光学设计理论基础》一书,是他从事光学设计十余年的工作结晶和理论成果,是我国光学界不可多得的专著。
  本着“以批判的眼光对待过去的观念和原则”的态度,以及“对过去的理论和方法做出科学的独立的分析”的精神,他和同事们在50年代末60年代初努力突破经典光学某些定律的限制,试制成功了我国第一台激光器。他是我国第一台激光器科研组的领导者,是我国公认的激光研究的开拓者之一。
    1958年,美国物理学家汤斯和肖洛在美国《物理评论》上发表了《红外和光激射器》的论文,王之江他们一读完这篇文章,就领悟到了文章的精华。他们意识到,光激射器(后称激光器)的诞生不但是可能的,而且将具有划时代的革命意义:经典光学若干定律的限制将被突破,相干性光波的产生和应用将有着广阔的前景。于是他和同事们迅速展开了激光器的研制工作。1961年,中国的第一台红宝石激光器在长春光学精密仪器研究所问世,尽管它比美国梅曼在1960年制成的世界上第一台激光器晚了近一年,但却有着更优越的性能和更高的效率。
  在30多年以后,他回顾我国第一台激光器试制的经过时,对于一批年轻人的科学革命精神仍然记忆犹新:“那时长春光学精密仪器研究所有一批青年科技工作者希望突破古典光学的局限,于是我们开始了激光器的探索。在国外取得第一个激光实验成果一年后,我国也取得了成果并有所创新。”
  随着国际和国内激光技术的应用和快速发展,1964年,在上海成立了中国科学院上海光学精密机械研究所,开展高能激光器的研究。王之江担任固体激光器研究室室主任,开展激光物理、激光单元技术和总体装置的研究。他和同事们选定钕玻璃作为重要工作物质,通过提高效率和扩大规模,提高其输出功率;通过多种措施改善其方向性,使其成为高亮度器件。他在有关技术决策中起了关键性的作用,提出了包括寄生振荡的发现和消除,降低玻璃含铁量以提高透过率,改变形状降低自发辐射损耗,以提高效率等措施。他们试制成的钕玻璃激光器达到了国际先进水平。
  早在1965年的一次激光会议上,他就明确提出高亮度是定向能武器的必要条件,热烧蚀是目标破坏的主要机制,并确定武器要求的亮度值比当时能达到的亮度值高出万倍以上,器件要有革命性变化才行。在70年代,他领导了改善方向性的工作,如提出补偿、改善形变及弥散的方法,采用某些腔结构限制激光振荡模式,发现玻璃的激光损伤,降低夹杂铂而提高破坏阀值等。这些工作绝大多数在国际上为首创。在1976年全国激光会议上,他全面论述了激光辐射武器的发展前景和实现辐射武器的必要条件。这些结论与10年后美国物理学会组织的科学家小组所作的“美国定向能武器研究状况的结论”的报告几乎一致。他领导的这项工作不仅为我国激光反导的技术决策起了重要作用,而且对于我国激光技术,尤其是固体激光技术的发展也起到重要作用。

 

                                  高度的敏锐性与激光科学前沿的开拓

 

  在光学界,王之江素以思想敏锐著称。他始终站在激光科学技术的最前沿,密切注视世界激光科技发展最新动态,及时组织力量进行跟踪和追赶,努力使我国在激光科技上的研究水平跟上国际发展的潮流。他有着高度的敏锐性,这与他不断学习是紧密相关的。除了本专业知识以外,他努力学习了相近专业领域的最新知识,其中包括信息论、系统论、计算机、电子学、高能物理学、核物理学方面的知识,他不断地“改行”——不断地学习其他方面的知识,使得他有着宽广的知识面,从而在科学的前沿阵地——学科的边缘处和交叉点上做出了一系列贡献。
  王之江在50年代末就注意到信息论与光学的联系,并开始做了一些工作。到70年代,在他的领导下,上海光学精密机械研究所建立起光信息处理实验室,开展了图像的光数学处理、编码孔成像、光学与计算机全息等方面的基础研究和应用基础研究工作。1985年,他们获得我国第一张电子全息图,还先后研制出透射式微分干涉显微镜、非接触式的偏振小孔球面干涉仪、计算机互联的大型图像自动处理的光数字处理系统等,使我国光信息处理的研究水平跟上了国际发展的潮流。
  80年代,随着光信息研究工作的深入,国际上兴起的光计算是克服电子计算机局限性的全光技术。1984年,他在国内率先提出光计算的研究课题,并且明确指出这是光计算研究领域的长期目标,而它的中间成果会有很大的应用价值。在他的指导下,以专用光电子系统为近期目标,开展了光计算的体系结构和算法、双稳器件和光折变非线性效应等基础研究。在他主持下,共发表有关光计算的研究论文数十篇,获三项研究成果,使我国光计算的研究工作有了一个良好的开端。
  继高能钕玻璃激光诞生之后,自由电子激光是70年代开展起来的一种新型强相干辐射源,受到人们的普遍重视。早在1963年,王之江院士就提出了用自由电子产生激光的建议。那时他不仅研究了自由电子对激光的散射效应,而且研究了自由电子掠过光栅表面时产生的史密斯—玻色效应的一种自由电子激光的原型。当1976年世界上第一台自由电子激光器运转成功以后,他立刻注意到这种激光具有高亮度、高效率、可调范围宽的优点。在他积极筹划下,1980年上海光学精密机械研究所开始了自由电子激光的研究。1985年他所领导的一个研究组首先在国内实现毫米波自由电子激光输出。1986年,他们与中国科学技术大学合作,开展了康普顿自由电子激光实验,获得10微米的自发辐射。
  激光分离同位素是国际上80年代激光技术重大应用项目之一。1982年,在天津召开的全国分离同位素会议上,研究和部署了我国分离同位素的发展方向。这时,他注意到用激光技术实现分离同位素是最有效的技术途径,它投资少,收效快,并能带动我国激光产业的形成。为了实现这一愿望,他充分利用上海光学精密机械研究所激光物理和激光技术的优势,积极部署开展单项课题和总体实验的研究,并对激光分离同位素的关键科学技术问题进行了认真分析、理论计算,为争取立项做了充分准备。在他积极倡导下,激光分离同位素终于列入“七五”攻关项目。
  王之江认为,物理学各个领域的发展史,对于我们认识世界和改造世界是十分具有启发性的。一般而言,科学的新突破点是难以预测的,但又总是合乎规律的。中国应该在将来的科学技术突破性发展中起一点作用。

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