一位奠基人和开拓者

有谁在30岁上下就在自己从事的科学研究领域攀上了巅峰？

有谁在如象牙之塔的理论物理学发展进程中竖立起一座中国人的里程碑？

有谁在功成名遂50年后仍保持着不断进取的心态？

有这么一个人，他就是中国科学院院士黄昆。

2002年元旦过后几天，是北京历史上同期冬季气温创了新高的日子。中国科学院半导体研究所毗邻北京林业大学，是一个闹中取静的地方。黄昆院士办公室里热气扑面，毕竟82岁高龄了，他仍穿着带风帽的防寒服伏在案头，一笔一画地写着什么，既不停顿也不急于求成。办公室不大，陈设简单。书柜里，中国科学院前任院长卢嘉锡为庆贺黄昆从事半导体科学研究工作50周年题写的“业绩辉煌硕果累累”，以及周光召题写的“科学先驱”等大字十分显眼。黄昆院士目光坚定专注，语调平稳且具有很强的逻辑性，他认为，自己在理论物理学方面最感满意的成就有两件，现在回想起来解决得比较透彻，这就是“多声子跃迁”以及后来的一连串工作，比如“黄方程”及由此导出的耦合振荡模式。1950年黄昆31岁，他首创了晶体中多声子跃迁的量子理论，这是研究固体中杂质缺陷光谱和半导体中载流子复合的奠基性工作。1951年，黄昆又提出晶体中声子和电磁波的耦合振荡模式，1965年为拉曼散射实验所证实。后来人们把发现其他准粒子也有与电磁波的耦合振荡模式，统称为“极化激元”，今天极化激元已成为分析固体某些光学性质的基础。黄昆当时导出耦合振荡模式所依据的方程式被称为“黄方程”。

思路清晰、用语准确的黄昆院士承认上述成就“完全出自我的创造性”，“是世界公认的”。他认为，这些研究工作是51年前做的，当时的年龄是出成果的年龄，从事理论研究的人通常比从事实验研究的人表现可能要突出一点儿，而且出成绩也大多集中在30岁左右。他是想说，在理论创新方面他并不比其他大科学家来得更具天赋或更巧妙。后面将谈到，就在他取得这些理论物理学上的开创性成果的前几年，他和他那一代年轻学子的孜孜求学，恰好可作为他这番话的注脚。

曾与黄昆院士在一个研究室工作过的朱邦芬教授在谈到黄昆院士年轻时期的求学之路时说，1945年8月，黄昆到英国布里斯托大学做了莫特的研究生。曾于1977年获诺贝尔物理学奖的莫特，当时已是国际上著名的理论物理学家，他对许多物理问题有很深的洞察力，善于透过错综复杂的表面现象而把握本质；他倾向于用简单的物理模型方法解决问题而不主张借助复杂的数学推导。莫特对黄昆学术风格的形成起了决定性的作用，使黄昆“避免了在数学公式里绕圈子的这种弯路，并且懂得重视实验和理论的联系”。在两年的研究生学习期间，黄昆先后完成了《稀固溶体的X光漫射》《金银稀固溶体的溶解热和电阻率》《轻核的束缚能》三篇论文。这些研究，特别是前两项，对后来物理科学的发展都深有影响。第一篇论文提出了一种新的散射机制，即杂质或缺陷引起的漫散射，后来被称为“黄散射”。

1947年5月中旬，黄昆来到爱丁堡大学玻恩教授处短期工作。物理学大师、诺贝尔奖获得者玻恩教授是量子力学创始人之一，也是晶体原子运动系统理论的开创者。早在第二次世界大战期间，玻恩就打算从量子力学最一般原理出发，写一部关于晶格动力学的专著，但战后因忙于他事且年事已高，此事一度搁置。玻恩发现黄昆熟悉这门学科，且有深邃见解，便给黄昆看了手稿，并建议黄昆完成这部专著。黄昆从1948年开始，在4年时间内不仅以严谨的论述和非常清晰的物理图像对这个固体物理学中的最基本领域进行了系统的总结，而且还以一系列创造性的工作，发展和完善了这个领域，几代固体物理学家都通过学习这部专著而了解了“晶格动力学”这个领域。

1948年初，此时距黄昆返回祖国还有两年多时间，黄昆应英国利物浦大学理论物理系主任弗洛里希的聘请，任博士后研究员。在两年多的时间里，黄昆除潜心编著《晶格动力学理论》外，又与他的英国同学，后来的夫人李爱扶一起在《F中心的光吸收与无辐射跃迁理论》这篇著名论文中提出了在晶格弛豫基础上的多声子光跃迁与无辐射跃迁理论。这个理论被称为“黄-里斯理论”，里斯是李爱扶的英文名字。它成了固体中杂质缺陷上的束缚电子跃迁理论的奠基石。这期间黄昆的另一项开创性贡献是提出了晶体中的电磁波与晶体振动的格波会互相耦合，形成声子极化激元，这已成为理解电磁波与固体、等离子相互作用的一个基本概念。黄昆在处理声子极化激元时，引入了一组唯象方程来描述极性晶体中光学位移、宏观电场与电极化二者的关系，这就是著名的“黄方程”。