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王大珩:中国光学之父

更新时间:1970-01-01 08:00:00 作者:

 
“863计划”十周年纪念,右起为杨嘉墀、王大珩、王淦昌、陈芳允。
 
 

  

“863计划”十周年纪念,右起为杨嘉墀、王大珩、王淦昌、陈芳允。

王大珩小传

  王大珩,中国科协副主席,中国科学院 、中国工程院院士,应用光学专家。指导研制成功多种光学观察设备。为中国应用光学、光学工程、光学精密机械、空间光学、激光科学和计量科学的创建和发展作出杰出贡献。上个世纪六十年代以来,制成中国第一台激光器,第一台大型光测装备和许多国防光学仪器。七十年代主持制定了全国第一个遥感科学规划,领导了综合性的航空遥感试验。 1986年3月和陈芳允、杨嘉墀、王淦昌等4名科学家向中央提出“发展中国的战略性高技术”的建议,得到邓小平同志批准,由此国务院发出了 “高技术发展计划纲要”的通知,这一“纲要”被称为“863计划”。

  1999年,中共中央、国务院、中央军委授予王大珩 “两弹一星功勋奖章”。

  王大珩院士的客厅里,挂着一位友人送给他的字幅,上写“光耀中华”。看得久了,愈发觉得这幅字的妙处。光耀中华,既是说的新中国成立以来在光学领域上的成就,而同时,这一系列成就又和一个人是分不开的。

  启蒙的微光,从天象开始

  王大珩对于光学的爱好,源于父亲的职业。1915年2月26日,王大珩出生,祖籍苏州吴县。其父王应伟是一位早年留学日本的天文与气象学家,辛亥革命后回国,先后在北京观象台和青岛观象台工作。

  王大珩自幼聪颖好学,深受其父教诲。 1929年随父由北京至青岛,就读于礼贤中学,学业优秀。他在学业之余常去观象台跟随其父观测天文和气象,对使用科学仪器观察天体景象产生了极大的兴趣。在此期间,其父讲述研制成功风力计的故事,以及苦于国内尚不能制造精密仪器而要依赖外国解决的感叹,在王大珩幼小的心灵里留下了深刻印象。这些科学熏陶和教育,对王大珩后来攻读物理与光学玻璃,回国后致力于中国的光学与仪器制造业都产生了深刻影响。

  1932年王大珩以优异成绩考取了清华大学物理系。 1936年他大学毕业后,留校任助教并攻读研究生。 1937年七七事变后,王大珩进入南京国民政府兵工署弹道研究所,从事弹道测量工作。

  1938年,王大珩在汉口考取了第三届庚子赔款留英公费生,进入英国帝国理工学院攻读应用光学。 1941年转入雪菲尔大学,在世界著名玻璃学家W.E.S.特纳(Turner)教授指导下专攻光学玻璃。后进入伯明翰昌司(chance)玻璃公司任研究员,从事光学玻璃研究工作。在此期间,他创造性地开发了许多新型稀土光学玻璃,并获得两项英美专利。

  王大珩在英国学习和工作了10年,大部分时间是从事光学玻璃研究工作。当时正值第二次世界大战期间,由于国防光学仪器在战争中的重要地位,使光学玻璃制造技术成为秘密。因此,他在英国的许多研究成果未能得到公开发表。他是英国最早研究稀土光学玻璃的。他用光谱方法研究了光学玻璃的吸收与脱色,研究了光学玻璃中As2O3、Sb2O3与氧化铁作用而达到化学脱色的现象。他研究了光学玻璃不同退火条件对折射率、内应力、光学均匀性的影响;改进了退火样品折射率微差干涉测量方法;发展了V棱镜精密折射率测定技术,获英国科学仪器协会第一届青年仪器发展奖(Bowen奖),并在英国制成商品仪器。

  后来,他在国内把V棱镜折光仪进一步改进并推广生产,至今仍是许多光学玻璃实验室和工厂的基本测试仪器。

  筹建首个仪器馆打造新中国的光学摇篮

  1948年6月,王大珩返回祖国来到上海,进入民办的耀华玻璃厂任工程师。正当王大珩深感国民党政府腐败,个人难于发挥作用之际,经上海地下党的启发与帮助,他决定投奔解放区,对外称将由香港去英国,实际取道朝鲜到了大连。 1949年,王大珩在大连大学创建了应用物理系,并任主任。就在这段时间里,在他悉心辅导下,培养了新中国第一批物理技术骨干。

  1951年王大珩受中国科学院之邀,负责筹建仪器馆。当时正值建国初期,各方面物资都很匮乏。然而国家在科学研究方面的决心却是显而易见的,一笔可以折合成700万公斤小米的经费用在了仪器馆建设上。

  1952年,仪器馆在长春正式建立。王大珩根据国家建设需要,团结、组织来自全国四面八方的技术人员,较快地建立起光学物理、光学玻璃和光学机械等三个实验室和两个实验工厂。三个实验室繁衍为后来长春光学精密机械研究所(简称长春光机所)诸多的研究室,两个实验工厂中的上海实验工厂已发展成为中国著名的光学行业骨干企业——上海光学仪器厂,长春实验工厂发展成为机械工业的骨干企业——材料试验机工厂。

  为了建立光学设计基础,王大珩在仪器馆亲自领导组建了光学设计组,并举办全国光学设计训练班,培养出不少后来成为国内很有成就的光学科学家。仪器馆在他领导并具体指导下,逐步建立起光学设计、像差理论和像质评价;光学加工和光学检验;光学玻璃配方;光学薄膜技术;光度和光学计量;精密刻划和光栅刻划等技术基础。其中,由他主持开设的光度、温度、长度等计量研究工作,成为后来成立的中国计量科学研究院某些工作的技术基础。

  1958年,长春光机所研制成功晶体谱仪、大型摄谱仪、电子显微镜、万能工具显微镜等8种当时属于高级精密光学仪器的“八大件”,闻名于全国科技界。这是王大珩多年精心指导的结晶,是他亲身率领一批富有朝气的青年科技人员创造的硕果。“八大件”的研制成功对中国独立自主、自力更生建立光学仪器制造业起到了促进作用。

  1960年,世界上激光技术问世,时隔一年,中国第一台激光器诞生于王大珩领导的长春光机所,他在解决晶体与氙灯的结构设计中起了重要作用。1964年,为了促进激光技术的迅速发展,中国科学院决定成立上海光机所,并由他兼任第一任所长。

  多年来,由他领导创建的长春光机所已成为我国应用光学研究与光学仪器研制的摇篮,先后组建、援建了西安、上海、安徽和成都等四个光学精密机械研究所,在我国形成了四个光学基地的格局。通过研制大量中国发展高新技术配套的光学仪器任务,为国家培养一大批光学技术骨干,形成了一支在应用光学与光学工程的研究水平上可跻身于世界之林的队伍,使我国应用光学、光学机械及光电技术和光学工业的发展,取得了举世瞩目的成就。

  创新,是一种天职

  2007年10月15日上午,中国共产党第十七次全国代表大会胜利开幕。作为一名老共产党员,王大珩时刻关注着这场盛会。王大珩身边的工作人员告诉记者,因为眼睛不好,他不能看电视,就捧着收音机,全神贯注地收听广播电台的直播。整整两个半小时,王老一动不动认真收听着,对一个92岁的老人来说,并不是件容易的事。当时王大珩表示:“胡锦涛同志在报告中提出要提高自主创新能力,建设创新型国家。作为一个科技工作者,创新是我们的天职,是我们进行科学研究和技术工作中最原始的责任。这对我来说是很自然的事。 ”

  事实上,自从归国后王大珩在科学领域方面的创新从未停止过。

  1958年由他亲自设计、研制成功的中子衍射晶体谱仪,是中子衍射仪的主要组成部分,是开展原子能研究的重要工具。他在仪器的结构上通过创造性的设计,使仪器探测臂与晶体台按2:1结构联动,确定了合理的机械结构,使仪器在承担几百公斤的负荷下,仍保持了高度的转角精度。仪器在提交原子能所使用后,几十年来其性能始终保持稳定,为发展原子能工业提供了长期可靠的测试手段。

  1958年底,为探索弱光情况下进行观察的可能途径,王大珩提出增大观察望远镜入射孔径以提高观察性能的设想。根据他提出的思路,1959年光机所研制成功大倍率大口径观察望远镜,并在我国海防沿岸取得了富有成效的观察结果。此后,他根据国家发展国防工程的需要,陆续开拓了红外和微光夜视、核爆及靶场光测、高空及空间侦察摄影、空间太阳辐射模拟、激光技术以及大气传输和目标、背景辐射测试等国防光学工程技术领域。

  20世纪60年代,中国原子弹爆炸试验迫在眉睫,而测试设备尚无着落,研制光测设备时间已来不及,就在这紧迫状况下,王大珩提出征用当时我国已进口的设备改装以满足核爆测试要求的紧急措施。在他指导下,经征用改装的普通高速摄影机能在不改变焦距的情况下扩大视场四倍,满足了核爆火球发光动态测试要求,取得了丰富的科学数据。

  1976年,中央决定修建毛主席纪念堂。王大珩在参加水晶棺制备工作中,运用丰富的光学技术知识,综合考虑了棺板间角度、软胶厚度以及力学等因素,对水晶棺进行了临界设计,并对瞻仰大厅的灯光设置及环境条件要求做了统筹安排,从而取得最佳瞻仰效果。

  70年代,国际上遥感技术正在兴起,王大珩以敏锐的科学洞察力,看到这是很有发展前景的新领域。在他的带头和指导下,主持编写了全国遥感技术发展规划,并组织指导系统地开展了遥感技术试验研究工作。由他主持在长春进行了一次综合性的航空遥感试验,取得了丰富的成果。 1980年,他主编出版了《长春遥感试验论文集》和《长春遥感试验典型图像分析》,为中国遥感技术的发展奠定了基础。

  “863”计划的首倡者之一

  在新中国科技发展史上,“863”计划是向世界最高科技进军的一个重要里程碑。它是因为相关建议的提出和邓小平作出批示的时间均发生在1986年的3月而得名。这项计划的首倡者便是包括王大珩在内的四位著名科学家。

  1983年,68岁的王大珩调任中科院技术科学部部长。此时他考虑最多的不是将来的退休生活,而是今后中国科学技术的长远发展。上世纪80年代初,世界科技发展出现了新的动向。当时美国总统里根发表了关于“星球大战”的著名演讲。根据未来“星球大战”要求,要构筑起庞大的战略防御体系,这对尖端科技乃至整个经济发展水平都提出了新的和更高的要求。与此同时,苏联制定了“高科技发展纲要”,而法国也提出了“尤里卡计划”。当世界一些大国已经吹响了向高科技进军的号角时,中国该怎么办?当时包括王大珩在内的一些科学家感到了沉重的历史使命感。

  后来王大珩回忆起此事时说道,搞“两弹一星”的时候,我国的经济实力也完全不能和美苏等超级大国相提并论,但是我国“独立自主,自力更生”,只花了不到美苏二十分之一的钱就搞出了“两弹一星”,这样在国际上的地位就大不一样了,人民也才有了不受核威慑的生活环境。搞高技术发展研究也是这样,我们集中力量,突出重点,完全可以花较少的钱办较大的事。

  为了缩小中国与世界先进国家科技的差距,经过一番深思熟虑,并和几位科学家商议后,王大珩起草了《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》,慎重起见,他前后修改了多遍,前后写了近一个月的时间。在建议书中,他写道:“当今世界的竞争非常激烈,稍一懈怠,就会一蹶不振。此时不抓,就会落后到以后翻不了身的地步……我们若不奋起直追,后果是不堪设想的。 ”建议书经王淦昌、陈芳允、杨嘉墀三位科学家做了补充,最后定稿后送呈中央。邓小平同志在接到这封信后,很快作出了“此事宜速作决断,不可拖延”的重要批示。后来按照邓小平同志的批示,依据王大珩等4位科学家的建议,有关部门组织了200多位专家、学者,经过全面论证和多次修改,终于制定出《国家高技术研究发展计划纲要》, 获得国务院和中共中央的批准。

  根据中国的国情,《纲要》在全面跟踪世界高科技的基础上,突出了生物、航天、信息、自动化、激光、能源、材料等7大领域。同时,为了实施《纲要》,国家不仅在资金投入、人才培养方面加大力度,而且还建立和完善了相关的激励制度。“863”计划实施至今,不仅直接和间接创造了数千亿元的经济效益,而且也使我国的科技进入了一个蓬勃发展的新时期。近年来,中国航天技术的突飞猛进和袁隆平超级杂交水稻培育成功等,这只是实施《纲要》所取得的诸多丰硕成果中的一小部分。

  王大珩院士对于国家的建设性提议并非局限于此,此后他又和其他科学家一起提出成立中国工程院、研制国产大飞机等许多重要建议。

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