环顾当今的中国,就一般的市民而言,似乎什么都有了:空调、彩电、微波炉;生活接近小康的人们在考虑购买电脑、小汽车。于是许多人很满足于今曰的现代化或准现代化生活,然而有一位八旬老人却在发问,我们中国人正在享用的这些科技成果究竟有多少是中国人自己的专利产物呢?以电器为例,我国的彩色电视机在很短的时间内从无到有、遍地开花,全是引进的技术。率直地发此话题的是一位人们所尊敬的长者,即我国著名的理论物理学、核物理学大师卢鹤绂先生。

上个月的一天下午,我们拜访了这位中科院院士、复旦大学的一级教授。卢老在中国物理学界素以思想敏锐、言辞犀利著称,多年来虽因走路不便而难得出门,但他对物理学内外大事的洞察和了解,及其把握度之高令我们敬佩万分。

话题是从电视机开始的。许多读者可能都已感受到,时下中国大地一场由名牌问题引发的有关中国民族工业生存危机的讨论正牵动着亿万中国人的心弦。对于国货在洋货的日见趋紧的进逼面前,其生存空间日减的现实,卢老以为问题出在理论和工业两大环节上。

卢老有一句精辟断语 :“理论预言指导实践是当代重大技术发展的特征。”谈及此,卢老感叹地说,“像我这样强调理论的,现在没有了。现在抓科学、抓工业,一是靠人多,二是靠引进;而科学靠人海战术是难以奏效的,光引进不创造只能永远跟在别人后面回顾本世纪科技史上的重大发明创造,大规模影响社会实践的重大发明共有四项:原子能、集成电路、激光、光纤这四项重大发明是哪里来的?全部是在理论指导下而作出的。

1984年,卢老曾在《应用科学学报》上发表题为《技术革命的由来和展望》的长文,就重大科学理论对同时代重要技术发明的指导意义作了详尽阐述;这次访谈过程中,卢老希望我们能重读一下这篇文章。就目前的针对性和必要性而言,卢老在文章中的一些评论和判断更不啻是振聋发聩之呼号,

卢先生在文中指出,19世纪以蒸汽机、内燃机、发电机、电动机为主要代表的科技成就带来一次全面革旧创新的大规模工业革命;而基本科学实验探索和经典理论研究给社会上技术性实践开辟了多种多样的新领域,便是本世纪前期的突出事实,其中无线电、电子工程的出现、原子能的开发和利用,则充分显示当代科技发展的主要特征。要有意识地用理论预言去指导实践,不可指望以“瞎猫碰死耗子”的方式取得重大的技术发明。

且以当今对人类社会生活影响最深远的信息技术突破为例,将卢先生文中论述稍作详细引证。信息技术突破的发端可归因于本世纪中叶美国物理学家巴丁及布拉顿的工作。他们于1947年底,通过在贝尔实验室的理论家与实验家的合作,发明了双点接触型半导体晶体三极管。自1906年德福雷斯特发明热电子三极真空管以来,工业部门渴望能用已知有整流作用的晶体制成三极管,以图减小体积及功率消耗,提高可靠性,延长寿命,降低价格。但历时四十余年一无所成。巴丁熟知量子理论,知识面宽阔,他融会贯通30年代三项半导体理论(即1931年英国威尔逊电子能带理论、1938年英国茅特及德国肖特基金属半导体接触整流理论,及1935年前苏联理论物理学家弗朗克尔的光致导电理论),其灵活运用的结果便是所谓晶体管效应的发现,即从一个合适的接触点流入半导体的电流会改变半导体的导电性能。这一发现导致点接触型晶体三极管,并随后经肖克利发展成面接触npn结型晶体三极管。这样就可代替能起放大及振荡作用的三极真空管。npn结的制作要求促成了高质量单晶体的生长技术,1952年工业上适用的硅晶体三极管经蒂尔等在美国得克萨斯仪器公司推广开来,从此美国出现了使电子技术小型化的半导体工业。到1960年,美国得克萨斯仪器公司的工程师们创制出半导集成电路,为电子技术微型化开辟了道路。除集成电路和微处理器带来了电子技术革命而外,还有发光二极管、二极管激光、功率整流器、在电力工业上广泛采用的硅控整流器、电子计算机记忆用的荷耦部件、提供能源的光生伏打电池、微波振荡器以及各种辐射的半导体探测器。巴丁和布拉顿的发现居然引出有如此广泛影响的技术革新及新工业的形成,使巴丁于1979年感到发展一门崭新的工程科技需要以下四点:“一、全面、广阔的研究;二、改进科学基础的基本研究;三、不依赖干特定应用的技术发展;四、工艺过程和产品的发展。”他还说:“目前工程大学只起配角作用,如果想达到目的,新技术的研究和教学必须在未来的岁月里有巨大的成长。”

另一项对当代人类的生存方式产生重大影响的技术革命——激光技术的形成和发展也充分说明了理论预言对指导实践的重要意义。1906年,爱因斯坦为了用量子论概念推得普朗克的热平衡下电磁辐射频率分布律,发现必须假定在原子发光过程中有所谓“受激发射”的存在。受激发射是和所发射的电磁波同方向、同频率、同偏振的入射波在已激发的物质中引起的。在此物质中,一个辐射量子穿过沿途就可引起各个原子或分子在原方向上累积发射出同步的电磁辐射,把原入射波放大成强辐射束。近40年后(1954年),美国物理学家汤斯等人才利用氨气分子制成微波激射器,首次实现用上述受激发射产生放大的、频率单纯的微波。1958年汤斯同肖楼提出利用受激发射产生特强单色光束设计原理(即激光器),导致60年代激光技术的发展,开辟了所谓“量子电子学”的新领域。1960年美国休斯公司的梅曼首次用红宝石制成红光激射器。此后,激光就成为广阔科技的研究和发展的一个主要工具。激光不但能用来进一步理解电磁辐射和物质之间的相互作用,提供出精确测量基本物理量的手段,而且,作为定向、单色、空前强的光束来源,在工业、国防、医学等方面都已有了以前不能做到的用途。

以上大段引用卢先生在十多年前发表的文章的内容,无非是想论证卢老的上述断语。毫无疑问,今后的重大技术发明也只能用理论指导而得来。明乎此,人们不能不对我们国家在重大科学理论建树上的水准表示担忧。尽管我们每年发表的论文不在少数,但正如卢先生一针见血指出的,科技发展不是靠写文章,而是靠真正的发现和发明。卢先生本人的一段经历也能说明一些问题,以下一则故事已见诸多家报章,这里再略略复述几句:1942年,卢先生撰写了科学论文《重原子核内潜能及其利用》,由计算得出,1公斤铀235全裂变时所产生的原子能,相当于2500吨优质煤燃烧时所产生的全部能量。他在这篇论文的结语中称:就现世而论,此种浓厚之能源必将有其特殊之用途。卢老这一长篇总结性论文于1944年发表在重庆复刊的《科学》杂志上。这是第一次在国内全面介绍核裂变的实验发现和理论认识及其大规模利用的可能性。1945年8月6日和9日,美国空军先后在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹,至此,卢先生表明的“浓厚之能源的特殊用途”应验了。而他在《美国物理月刊》上发表的论文《关于原子弹的物理学》,则被认为是国际上首次对原子弹秘密的披露。

这次对卢老的访问只有短短一个多小时,但他素来对理论预言指导实践的强调再一次给我们留下了深刻印象。是的,一个在重大科学理论的建树上了无贡献的民族是很难在技术革命的浪潮中跻身于世界前列的,一些有识之士已多有感悟,卢先生更是大声疾呼。

卢老长期在教育部门工作,30年代在美国得硕士、博士学位,其后又在美国大学任教多年,对中美教育、人才流向的差异有很深的体会。访谈中,卢老讲了一个8:2的故事。30年代,卢先生在美国明尼苏达大学攻读博士学位,1941年获博士学位。当时5年内从该校物理系取得哲学博士的10人中除了卢先生一人在学校教书、一位搞纯研究外,其余8位博士全部都到工业部门中做研究工作。这一传统从30年代起实际上一直维持到90年代。一批批美国大学生、研究生都以能到工业部门解决实际的技术和工艺上的难题为荣。这种传统使美国的工业设计部门始终处于最有力的源源不断的智力支持状态。著名的美国电话电报公司贝尔实验室就是最熟悉的例子。这里云集了包括17位诺贝尔奖获得者在内的最出类拔萃的科技精英。这个实验室在半导体技术、信息技术等方面的多项划时代成果使人类跃入信息时代成为可能。美国科学家以解决实际生产、技术工艺问题为荣的传统使美国的经济受益良多,而科研人员也因此得到了更多的经济利益,为其后的科研加入了新的经济支撑。科学家——特别是包括高级理论人才在内——进入工业部门,乃与重视理论,促使理论指导实践,以及科学造福人类、理论创造落实于技术发展这一由卢先生的精辟断语所揭示的原则精神相适应的。

反观我们国家,时至今日,理科大学培养出来的人才大多仍主要流向教育、科研系统,很少到工业部门去。我们今天面临的一大堆有碍经济发展的技术工艺问题迟迟未能解决,至少有一部分原因出于此,卢先生讲的8 :2的比例相信会使不少关注中国经济发展的人有所启迪。屡有同志很有见地地指出,一个制造技术、一个生产工艺是制约我国工业发展的关键原因;在这方面,我们该做些什么呢?卢先生说:“大家知道欧美各国的大企业系统早已设有直属的科研机构,力求借以做出发明创造,为其自身的持续生存和发展而服务,对此难道我们不应该着力仿效吗?我们培养出来的人才不应该大量地朝大企业里的科研机构输送吗?”

卢老走的是教育的道路,一辈子以教书为业。是的,纯真科学家的教书育人,其作用非同一般;卢先生正是期望我国通过教学工作的不断完善,使科学事业在未来社会中,得以从理论上把握技术和经济的发展,逐步走向世界的领先地位,有人称卢先生是一位核物理学家,卢老对此常要作更正,认为应在核物理学家前加一个理论物理学家更合适。确实如此,如上所述,40年代初,卢先生就对原子武器的威力作了相当准确的论述;50年代又参与规划了中国核研究的工作,50年代中期卢先生在世界上首次公开发表用费米气统计模型估算铀235核裂变时发出的中子数,令国际同行震惊……。卢先生本人的科学成就,同样印证了他的精辟断语。

晚年作为全国政协委员的卢老在事关国家发展方向上的一些重大问题上屡屡建言,如对大学生毕业后干了什么应进行跟踪研究的提案就得到了采纳;另外关于绝不能任意砍伐森林的提案也得到国家有关部门的高度重视。当然另有一些关于加强自然科学理论研究以及将理科人才输入工业部门等方面的建议由于种种原因至今难以落实,为此卢先生曾拍案而起、曾一再上书。

和卢老交谈,我们时时感到面对的是一头充满生气和活力的“雄狮”。尽管他已是80岁出头的人了,但声音还是那么宏亮有力,对问题的见解分析绝对思路清晰(用卢老的话来说,我们搞物理的,看问题当然清楚,糊里糊涂怎么搞物理?)。当然“这头雄狮”更显沉稳。他说过,“美国人认为日本人之所以后来居上,在于认识到深深扎根在国家体制中的技术转移机制的重要性”,而转移的立足点是理论创造;尔今他老人家用那略带忧伤但十分坚毅的眼神注视了一下大楼下面匆匆走过的人们,不无深情地说,我国“如果组织得法,用人得当,后来居上,完全可能”。“当代新技术竞争主要就是斗智,要动脑筋,想出些原则、原理来;当然想不出来,只好学人家”。

我们想透过这篇文字,使一些关心、了解卢老的人知道一些卢老的一以贯之的思想,也希望更多的还不太熟悉卢老的读者能知道在上海一幢普通的民居里有这么一位为使我国能从根本上掌握现代化建设命脉而操心着的可亲可敬的物理学大师。他的学术成果曾令中国人增辉,今天他仍在贡献他的思索。他的学术成果和他的高尚品格无疑是20世纪中国乃至世界物理学的精彩篇章之一。

(沈葹、江世亮采写于96年元月8日)