他當年撕碎美國名校碩士文憑回國，成為我國半導(dǎo)體學(xué)科創(chuàng)始人之一;他寫下“三封信”力挽狂瀾，成為中國紅外物理和技術(shù)奠基者;他87歲還在寫光電科普書……
湯定元語速緩慢，開口前總會先認真地想上一想，“我反應(yīng)慢，別人講的話我常常不能馬上理解，我自己講話后又?；炭钟心睦镎f得不對，所以不大敢講話。 ”
可正是這個謙恭和藹的老人，年輕時曾沖冠一怒，撕碎海外名校的碩士文憑，成為新中國成立后在美留學(xué)生中第一批回國的11人之一;又是這個不善言辭的物理學(xué)家，曾慷慨激昂接連上書“三封信”轟動學(xué)界，為中國紅外研究力挽狂瀾，中國“上天入地”的尖端技術(shù)，有著他不可磨滅的功績。
他是我國半導(dǎo)體學(xué)科創(chuàng)始人之一，也是我國紅外物理和技術(shù)的奠基者。 92歲的他現(xiàn)在只有一個遺憾，他一直想寫本關(guān)于光和電的科普書，已經(jīng)寫了12萬字，卻隨著年事已高等原因，終究沒有堅持下去?？伤韵氪舐暭埠?，“中國科普真的需要人推進。 ”
湯定元，固體物理學(xué)家，曾任中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所所長、研究員，中國半導(dǎo)體學(xué)科和紅外學(xué)科創(chuàng)始人之一，為我國物理學(xué)的發(fā)展和國家科學(xué)技術(shù)、國防科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新作出了重要貢獻。
他研究發(fā)現(xiàn)了金屬鈰的高壓相變起源于原子半徑的突然收縮;首創(chuàng)了國際上高壓物理研究的重要儀器——金剛石高壓容器;在我國開創(chuàng)了窄禁帶半導(dǎo)體分支學(xué)科;參加和指導(dǎo)研制了硅太陽能電池、高能粒子探測器等多種光電器件;研制了硫化鉛、銻化銦、鍺摻汞、碲鎘汞等各種紅外探測器的材料和器件;在把半導(dǎo)體紅外器件成功地應(yīng)用于中國空間探測方面有開拓性貢獻。
1臺收音機觸發(fā)數(shù)十年科研興趣興趣是求知的原動力
“要玩!小孩子一定要玩，別逼著他們?nèi)W(xué)這學(xué)那的。通過玩耍培養(yǎng)出的興趣，很有可能成為以后的發(fā)展方向。 ”
這位著名的物理學(xué)家之所以有今天的成就，最初的觸發(fā)點是一臺收音機。
湯定元初中畢業(yè)第二天，在朋友家中看到了一臺稀罕的礦石收音機，戴上耳機一聽，傳來電臺的播音聲，他當時就震驚了，“這怎么會發(fā)出聲音呢? ”他不管三七二十一打開看看，內(nèi)部結(jié)構(gòu)很簡單，里面沒什么東西?？稍绞沁@樣，湯定元就越是想弄懂它的原理。
于是，他大著膽子，擅自把父親給他用作報考蘇州工業(yè)職業(yè)學(xué)校的路費省下來，買了礦石收音機的零部件帶回家，憑著記憶很快就把礦石收音機裝好了，居然成功地收聽到了廣播電臺。
興奮的湯定元決定弄懂它的原理，在考取免費的無錫師范學(xué)校后，一頭扎進圖書館，尋找有關(guān)無線電方面的書籍。
當時在中國，無線電還是一門新興的技術(shù)，在幾種報紙上有定期的無線電副刊，他從報紙雜志上收集介紹礦石收音機的文章，抄了好多本，還是沒有弄懂。這讓他的急迫感與日俱增。
到了二年級暑假，另一樣引起他濃厚興趣的東西出現(xiàn)了。
湯定元從學(xué)校圖書館借回來一本薩本棟編的大學(xué)教本《普通物理學(xué)》，開頭講的都是關(guān)于力學(xué)的知識，他仿佛被帶進了一個五彩繽紛的力學(xué)世界，“當時我看得簡直入了迷，從此對物理產(chǎn)生了興趣”。
比如，書中講力的合成，在流動的河中，乘小船到對岸渡口，不能正對著渡口方向行駛，必須斜向渡口上游方向航行，才能順利抵達。湯定元居住的小村莊東頭就有一個渡口，他多次在那里坐過渡船，發(fā)現(xiàn)船夫靠岸時確實是這樣操作的。結(jié)合到日常生活中的許多事例，他逐漸地理解了書中講到的物理學(xué)常識和原理。
正是這自然萌生的好奇、與自行探索的樂趣，使興趣的種子萌芽、生長，最終枝繁葉茂，碩果累累。
“興趣是學(xué)習(xí)的動力，有了興趣才會自覺去學(xué)習(xí)。 ”湯定元解釋。而當他在科研領(lǐng)域有所建樹后，又以同樣的熱情投身科普，以一篇篇妙趣橫生、深入淺出的科普小文，喚起民眾對科學(xué)的興趣和求知欲。
他認同這樣的觀點——我們常見剛會講話的小孩話特別多，總要問這是什么、那是什么、為什么?對于牙牙學(xué)語的小孩子來說，他們遇到的許多東西都是新鮮的，他們就在這些喋喋不休的提問中揣摩實踐，學(xué)到知識。也正是有了興趣，才有動力自己去探究、摸索，哪怕是艱深如物理學(xué)，只要興趣初衷不改，一樣能甘之如飴。尤其在當今高科技迅猛發(fā)展的時代，新鮮事物層出不窮。對這些新鮮事物懷有強烈的興趣，就是人們求知的原動力。
1把尺奠定“科學(xué)實用主義”別光論證，得動手做
熟悉湯定元的人都知道，“格物致知、學(xué)以致用”是他科研的指導(dǎo)思想。
1948年，湯定元赴美留學(xué)，先入明尼蘇達大學(xué)物理系，同年轉(zhuǎn)入芝加哥大學(xué)物理系，并進入芝加哥大學(xué)金屬研究所兼任研究助理。
這段時間，他在高壓物理研究室的負責人勞森教授指導(dǎo)下進行關(guān)于固體高壓相變的研究。在短短的兩年時間里，做出了出色的研究成果：證實了金屬鈰的高壓相變起源于原子外部的電子被壓入內(nèi)部狀態(tài)，這是一種新穎的相變，并證明高壓相正是諾貝爾獎金獲得者鮑林先生(L.Pauling)的金屬原子半徑理論所要尋找的相。這項成果當年就發(fā)表在美國《物理評論》上，兩位諾貝爾獎獲得者給予了高度評價。
此外，他還和勞森教授一起，在全世界范圍內(nèi)首先研制成能獲得3萬大氣壓壓強的金剛石高壓容器，開創(chuàng)了高壓下固體光學(xué)性質(zhì)的研究。它目前在光學(xué)研究中有多種用途，已發(fā)展成高壓物理研究中最重要的基本手段之一。
在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)時，一個細節(jié)引起了他的注意。在當時中國大學(xué)的物理系，通常做習(xí)題和考試都注重論證，不太重視實用型的數(shù)值計算，所以一般物理系的學(xué)生都沒有計算尺。而他在芝大參加預(yù)備考試時，考題倒不算難，但大多數(shù)題目都要作數(shù)值計算，他對計算尺的使用不熟練，在考試中吃了大虧。這更讓他體驗到當時中美兩國大學(xué)教育之間的明顯差別，而美國教育中注重實用的教學(xué)精神讓他秉承至今。
當他回國后測量了鍺的光電導(dǎo)光譜并發(fā)表論文，當時的吳有訓(xùn)副院長在一次與年輕人談及科學(xué)方法時說，最好的研究工作應(yīng)當是能用比較簡單的實驗去說明重要的問題，而湯定元的這一工作就可以算屬于這一類型。
“中國人做科研，理論的東西講得太多，實踐的卻不多，做習(xí)題也都是理論上的論證，實用性不強。這種習(xí)慣是不容易改的，要從小培養(yǎng)實用主義的精神，動手去做，注重結(jié)果，這才是最重要的! ”湯定元表示。
此外，芝加哥大學(xué)物理系十分重視學(xué)術(shù)討論會的傳統(tǒng)也深深地影響著他。后來，當湯定元在北京任中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所副研究員時，在所里負責20位大學(xué)畢業(yè)生的工作和學(xué)習(xí)，就常利用討論班的形式提高這些同志的業(yè)務(wù)水平。
1950年6月，他獲得美國芝加哥大學(xué)物理學(xué)碩士學(xué)位，在固體物理研究領(lǐng)域做出了卓越的貢獻，所有的人都認為他前程似錦。可1年后的這個時候，他決定回國效力，成為新中國成立后，在美留學(xué)生中第一批回國的11人之一。[page]
當聽聞湯定元要回到“一窮二白”的中國，當時的美國移民局官員很吃驚：“美國不是很好嗎?我知道，你們中國人都想賺美國人的錢。 ”
一向溫和的湯定元被激怒了，大聲告訴對方，“我就是來學(xué)科學(xué)的，既然已經(jīng)學(xué)成，就應(yīng)該回去報效祖國。 ”
為了讓著力挽留的同學(xué)、好友明白自己的決心，臨行前，他撕掉了芝加哥大學(xué)授予的碩士學(xué)位證書，“反正我不打算再來美國，留著這個也沒有意義。”
后來，許多人不止一次地問湯定元，為什么當時那么堅定回來?不拿博士學(xué)位后悔嗎?也有很多人問他，美國的科研條件比國內(nèi)好得多，作為一個科學(xué)家，你怎么舍得放棄?
湯定元總是笑笑，“為什么我當時不應(yīng)該回來呢?我去美國就是為了學(xué)習(xí)的，學(xué)完了不就應(yīng)該馬上回來報效祖國嗎?我不是不想拿那個博士學(xué)位，可當時情況特殊，有更重要的選擇。 ”
1群年輕人坐在樓梯上開討論會
要讓年輕人學(xué)會自己拿著鑰匙去開門，自由自在探索
上世紀五六十年代，當人們經(jīng)過半導(dǎo)體研究所時，常能看到湯定元帶著一大群年輕人坐在樓梯上開討論會，這成了一道獨特的風景線。
湯定元回國時，半導(dǎo)體的應(yīng)用前景已很明朗，他在中科院選擇了半導(dǎo)體物理作為自己的研究方向。 1956年下半年，湯定元在北京中科院應(yīng)用物理研究所 (后改名為 “物理研究所”)半導(dǎo)體研究室進行鍺的區(qū)域提純的工作，并對鍺光電導(dǎo)光譜分布作了測量研究，用表面復(fù)合速度定量地解釋了鍺光導(dǎo)光譜分布的形狀，提出了研究表面復(fù)合速度的方法，并用實驗證明表面復(fù)合在光電導(dǎo)過程中的重要作用。
為推動我國半導(dǎo)體研究的發(fā)展，他與同事一起召開 “全國半導(dǎo)體會議”，翻譯出版專著，成立應(yīng)用物理研究所半導(dǎo)體研究室，在北京大學(xué)開設(shè)半導(dǎo)體課程，在所里又負責20位大學(xué)畢業(yè)生的工作和學(xué)習(xí)。
湯定元一直認為，科研重在創(chuàng)新，創(chuàng)新則往往始于提問，“對人才的尊重絕不單單是待遇和獎勵，更重要的是對各類意見的重視。”為此，在半導(dǎo)體研究所工作的那幾年，他一直堅持主持專題討論，群策群力，充分發(fā)揮助手們的聰明才智。那時第五研究室沒有一間房間能夠容納那么多的聽眾，于是討論會總是在走廊里的樓梯口舉行，一級級階梯就成了最好的座位，仿佛現(xiàn)在的階梯會議室。碰到好天氣，討論會干脆就在陽臺上舉行。
“年輕人成長要有土壤，允許失敗，讓他們學(xué)會自己拿著鑰匙去開門，自由自在地進行探索。只有在大批人才冒出來的情況下，才可能出非常大的成果。”
正是秉承著這樣的人才觀，湯定元培養(yǎng)了大批杰出的科研人才。他的學(xué)生、中科院上海技術(shù)物理研究所禇君浩院士曾言， “身教重于言教，他的治學(xué)態(tài)度和人格精神以及對于發(fā)展祖國科學(xué)事業(yè)的崇高精神境界，對我們學(xué)術(shù)后輩的成長影響深遠。”
3封信引出一段學(xué)界佳話
紅外研究從無到有，從衰到興離不開他的倡議與呼吁
湯定元是我國半導(dǎo)體學(xué)科創(chuàng)始人之一，也是我國紅外物理和技術(shù)的奠基者。在我國的紅外研究領(lǐng)域，有一段由湯定元的三封信引出的佳話。
1958年，湯定元意識到當時我國需要研究的不僅僅是物理機制，還應(yīng)該在應(yīng)用上多做文章。于是，他直接寫信給解放軍總參謀部，建議紅外研究領(lǐng)域應(yīng)注重器件研制，例如紅外探測器，可用于軍事、國防等領(lǐng)域。這一建議得到了重視并馬上付諸實踐，國家正式下達了發(fā)展紅外技術(shù)的科學(xué)研究任務(wù)。這是著名的“三封信”中的第一封。
從這一年起，湯定元領(lǐng)導(dǎo)的小組經(jīng)過半年的艱苦努力，終于研制出性能優(yōu)良的硫化鉛紅外探測器，同時建立起一套測試設(shè)備，這套測試系統(tǒng)成為以后國內(nèi)建立紅外探測器實驗室的樣板。
“大躍進”期間，各地的紅外研究所紛紛上馬，但三年困難時期很快到來，30多家研究所因經(jīng)費等原因又紛紛下馬，科學(xué)界一時眾說紛紜。強烈的責任感驅(qū)使湯定元第二次提筆，寫了一封信給聶榮臻元帥，指出紅外研究大有發(fā)展前途，但不能一窩蜂，要聚散為整，集中全國的科研力量攻關(guān)。他又向國家科委負責人韓光作了詳細匯報并應(yīng)邀寫了一篇介紹紅外技術(shù)的文章，在 《內(nèi)參》上發(fā)表，引起了國家領(lǐng)導(dǎo)人的重視。這是“三封信”中的第二封。
1962年，由于他的倡議，紅外技術(shù)與應(yīng)用光學(xué)并列作為國家的科研發(fā)展重點;也是因為他的力促，中科院于1963年底召開了紅外工作會議，并作出一個重要決定：把上海技術(shù)物理研究所與昆明物理研究所作為我國發(fā)展紅外技術(shù)的專業(yè)研究所，中國的紅外研究從此“柳暗花明又一村”。
1965年，由于一次實驗爆炸造成人員傷亡，在當時轟動一時，給剛剛邁步的紅外研究蒙上了一層陰影。此時，湯定元再次給聶榮臻元帥寫信，言辭懇切地表明了他對紅外研究的信心與決心。
這第三封信又一次得到了聶帥與黨中央的支持與幫助。在一次北京召開的會議上，聶榮臻副總理明確點名紅外雷達由上海技物所承擔。
而我國的紅外物理和技術(shù)的研究與應(yīng)用，也隨著湯定元的這三封信，及其團隊背后的科研努力，從基礎(chǔ)研究發(fā)展到空間應(yīng)用等更廣闊的領(lǐng)域。湯定元先后組織領(lǐng)導(dǎo)了硅太陽能電池、溫差制冷器、熱敏電阻紅外探測器等的研制，它們被裝備到軍用、人造衛(wèi)星、工業(yè)和科研設(shè)施上，以及用作航空航天遙感等多種紅外系統(tǒng)中。
如今，湯定元的學(xué)生們已經(jīng)接過導(dǎo)師的接力棒，將紅外技術(shù)運用于以衛(wèi)星為平臺，探測來襲彈道導(dǎo)彈等空間危險目標的時間、空間與輻射的分布特性，提供早期預(yù)警信息;此外，也正是得益于湯定元的開創(chuàng)貢獻，使我國氣象衛(wèi)星從第一代發(fā)展到現(xiàn)在，更使我國的多光譜通道探測技術(shù)從紅外拓寬到紫外光等光譜波段。
87歲仍為科普著書立說
把科學(xué)成就告訴普通老百姓是科學(xué)家的責任
北京天壇建筑的聲學(xué)現(xiàn)象舉世聞名，而這其中的“秘密”，最初就是湯定元破解的。
1951年下半年，湯定元回國后到中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所工作，接到的第一個任務(wù)，就是針對群眾來信咨詢，去“破解回音壁的秘密”。
天壇的建筑中共有三個奇特的聲學(xué)現(xiàn)象——回音壁、三音石、圜丘。
比如，在從天壇南大門進來的第一個建筑“圜丘”是個青石建筑的圓形平臺，四周都有石欄桿。由石柱與橫梁組成。石柱之間的下部都有一塊高約50厘米的光滑青石，臺面不完全水平，中心略高。中心的那塊大圓石叫做天心石。人站在天心石上講話，聽起來比平時更響。
湯定元猜想，就是由于這種欄桿的青石不完全垂直于臺面的特殊結(jié)構(gòu)，站在天心石上的人，從嘴里發(fā)出的聲音向四周發(fā)射，碰到青石就會反射到臺面，再反射到臺中央，在人耳高度會合，因而聲音特別響。[page]
這樣的解釋似乎很合理，但怎么去證明呢?
最先想到的辦法是用棉被把欄桿都蓋起來，使它們不能再定向反射聲音，但是50多米長的欄桿要用多少條棉被呀?正巧當時林子里有許多解放軍正在搭建帳篷，他心想，用身體來擋住不是更好嗎，而那位王營長也同意配合實驗。
到了約定的日子，幾百名士兵沿著石欄桿一字排開，正好把全部欄桿遮蓋住。王營長大呼一聲，聲音果然小了點。幾百名士兵沿著石欄桿席地而坐后，王營長再大喊一聲，果然徹底沒有聲音了。這個問題就這樣解決了。
問題證實了，還要寫成科普文章。湯定元此前從來沒寫過這類文章，便老老實實地花了大半年學(xué)習(xí)修辭和寫作，數(shù)易其稿，最終完成《天壇中幾個建筑物的聲學(xué)問題》，對北京天壇的回音壁、三音石、圜丘聲學(xué)現(xiàn)象的形成機理提出了很有見地的科學(xué)假說，從科學(xué)上解釋了400年來人們迷惑不解的天壇奇異聲學(xué)問題。這篇文章發(fā)表在了 《科學(xué)通報》上，激起了很大反響。
打那以后，科普工作成了湯定元科研事業(yè)中另一塊重要領(lǐng)域。
“文革”結(jié)束后，湯定元組織編寫了一本名為 《紅外技術(shù)——基礎(chǔ)與應(yīng)用》的科學(xué)普及讀物，發(fā)行了近五萬本。1985年，他參加紅外輻射加熱技術(shù)研討會，了解到這一重要的節(jié)能技術(shù)在我國發(fā)展中所遇到的一些問題，就決定寫一本名為《紅外輻射加熱技術(shù)》的科普讀物，闡明輻射加熱的基本原理。湯定元認為，直接從事這項工作的工人及技術(shù)人員，如能理解輻射加熱的實質(zhì)內(nèi)容，就能發(fā)揮出主動性和創(chuàng)造性，就能為國家更有效地節(jié)約能源。
至今，湯定元撰寫和編譯出版的科技專著和科普書籍已達10本，印刷字數(shù)超過300萬。
科普工作任務(wù)繁重，也沒什么經(jīng)濟回報，可湯定元不在乎這些，“人家叫我寫，我從來不推辭，知道有人通過我的文章搞懂了科學(xué)問題，我就特別高興。 ”
直到耄耋之年，湯定元最熱衷做的事，仍是給 《上海青少年科技報》作科學(xué)顧問，還是上海徐匯區(qū)科技委員會講學(xué)團的團員之一，說起經(jīng)常給小朋友們講科學(xué)，湯定元的臉上就漾滿笑意。
在接受采訪時，湯定元翻出一厚疊書稿，92歲的他有一個遺憾：“我早就想寫本關(guān)于光和電的科普書，還找了一位合作者，希望把它寫成一部經(jīng)典的科普書。但不知為什么，卻對自己的寫作產(chǎn)生了懷疑，能寫得好嗎?會不會受讀者歡迎呢?我越寫越?jīng)]信心，寫到2007年，雖然已經(jīng)寫了12萬字，還是決定放棄。這成為我此生的一個大遺憾。 ”
事實上，他對這本書的寫作投入了極大的熱忱，即便是85歲高齡膽囊開刀后，還在認真地寫。但隨著年事已高等多方面原因，終究沒能再堅持下去。
白發(fā)蒼蒼的老科學(xué)家，一輩子把科普當作和科研工作同樣重要的責任，原因只有一個：“我們國家的科普基礎(chǔ)太薄弱，把科學(xué)成就告訴普通老百姓是科學(xué)家應(yīng)盡的責任。 ”
大事年表
1920年出生
1938年被破格錄取進中央大學(xué)物理系(現(xiàn)為南京大學(xué))
1942年10月至1948年1月，任中央大學(xué)物理系助教，在國際第一流的刊物《PhysicalReview》上發(fā)表有關(guān)實驗研究的論文，這在當時很少見
1948年至1950年5月赴美留學(xué)，和同事一起研制成能獲得3萬大氣壓的壓強的金剛石高壓容器，它目前在光學(xué)研究中有多種用途，已發(fā)展成高壓物理研究中最重要的基本手段之一
1950年6月獲美國芝加哥大學(xué)物理學(xué)碩士學(xué)位
1951年克服重重困難回國，進入中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所任助理研究員，選擇半導(dǎo)體物理作為研究方向
1958年國防部布置了解剖分析及仿制響尾蛇導(dǎo)彈的任務(wù)，湯定元接受了其中硫化鉛探測器的試制任務(wù)，研制出硫化鉛紅外探測器，經(jīng)過測量，性能優(yōu)良。此年，他寫信建議在紅外研究領(lǐng)域注重器件研究，這是湯定元有名的“三封信”中的第一封
1960年物理所成立以研究紅外探測器為主的第九研究室，湯定元任室主任。當時全國經(jīng)濟困難，研究工作的 “下馬風”盛行，紅外探測器的研制工作也紛紛下馬。他寫信指出：紅外技術(shù)研究大有發(fā)展前途，不要讓它中斷，但不能搞 “一窩蜂”，要聚散為整，集中全國的科技力量進行攻關(guān)。這是“三封信”中的第二封
1965年寫信表示希望能承擔紅外雷達研制任務(wù)，這是“三封信”中的第三封信。后受命與同事赴河南參加美制F-4B飛機上雷達殘骸的分析工作
1968年9月至1970年12月，被打成“反動學(xué)術(shù)權(quán)威”
1971年參與的研究小組在國內(nèi)首先研制成功單元鍺摻汞紅外探測器
1974年由上海技物所和1411所等單位發(fā)起，并由上海技物所具體承辦的首屆全國紅外技術(shù)學(xué)術(shù)交流會在上海召開，并決定以后每兩年召開一次，一直延續(xù)至今
1977年被評為上海市先進科技工作者。指導(dǎo)的“2元及20元線列鍺摻汞紅外探測器”獲上海市科學(xué)大會重大成果獎;指導(dǎo)的“HgCdTe 8-14μm 單元光伏紅外探測器”獲中國科學(xué)院重大成果獎
1978年至1983年科研成果“硅太陽能電池的研制”獲全國科學(xué)大會獎，成果“溫差電材料及制冷器的研制”獲1978年國家科委三等獎，兼任上?？萍即髮W(xué)教授和技術(shù)物理系主任
1982年任上海技術(shù)物理研究所所長
1983年至1993年任第六、第七屆全國政協(xié)常委，九三學(xué)社第七、第八屆中央委員會委員
1986年指導(dǎo)和組織有關(guān)研究室研制成功我國第一個航天遙感用長波碲鎘汞光導(dǎo)探測器
1995年與褚君浩等人合作的成果 “半導(dǎo)體表面二維電子氣研究”獲中國科學(xué)院自然科學(xué)二等獎
2002年獲中國科學(xué)院優(yōu)秀研究生導(dǎo)師獎。獲香港何梁何利基金 “科學(xué)與技術(shù)進步獎”，所得獎金20萬人民幣如數(shù)捐獻給母校金壇市華羅庚中學(xué)，設(shè)立獎學(xué)金
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