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陈式刚院士:天生一颗快乐的心

2022-01-13   网易

 

陈式刚

 

    陈式刚(1935— )

    理论物理学家,中国科学院院士。1935年11月出生于浙江温州。1958年从复旦大学物理系毕业后被分配到中国科学院物理研究所,主要开展超导理论和输运过程方面的研究。1963年调至第二机械工业部第九研究所(中国工程物理研究院前身)工作,从此与“核”结缘。在60多年科研生涯中,从事前沿基础理论研究和核武器基础理论研究及设计,为我国核武器事业作出重要贡献,也是我国上世纪八九十年代开展混沌理论和强场物理研究的开拓者之一。2001年当选为中国科学院院士。

    如果你一生都在做你喜欢做的事,你的人生就是快乐的!

    ——陈式刚

    天气晴好的上午,理论物理学家、中国科学院院士陈式刚喜欢在科研楼前的空地上打上一会儿太极拳,一招一式收放自如、舒展大方,如行云流水。

    生命不息,求索不止。在60多年的科研道路上,陈式刚奋斗的脚步从未停下。虽然已经86岁高龄,但他依旧关注科研动态,思考着物理世界的基础问题。

    因与“老科学家学术成长资料采集工程”结缘,我们有幸走近并了解了陈式刚的学术人生——中学时期自学微积分并开始阅读爱因斯坦的《广义相对论》;在复旦大学物理系求学时撰写论文投稿《物理学报》;在中国科学院物理研究所工作5年间崭露头角,发表多篇论文;从事核武器研究期间,主持了4个型号国防武器的理论研究和设计工作;上世纪八九十年代起,开拓混沌理论和强场物理等前沿物理研究;作为中国工程物理研究院首批博士生导师,培养学生30余名……

    这位从战火和动荡中走来、历经隐姓埋名的悲欢离合、在艰难困苦中攻坚克难的耄耋老人在回顾自己一生时十分淡然,“如果你一生都在做你喜欢做的事,你的人生就是快乐的”。

    陈式刚用“快乐”二字,为自己的一生做出如是注解。

    少年有志,乐在思考

    “我没有什么爱好,我只喜欢思考,在思考中我享受快乐。”采访中,陈式刚这样说。

    喜欢思考并享受思考中的快乐,从陈式刚的少年时代即已开始。与同龄人不同,那时他从不觉得思考深奥的数理问题有多枯燥,反而,越难懂的问题就越有兴趣探索。

    “地球围绕太阳公转的轨道是一条椭圆轨道,太阳位于其二焦点中之一处。”中学地理课堂上老师的一句话引起了少年陈式刚的好奇心。他开始思考,这样的结论是如何得出的呢?于是他四处寻找相关书籍,学习理论力学相关知识,最终知道了是如何通过牛顿动力学方程推导出了这个结果的。那一刻,陈式刚无比快乐,似乎享受到了探索奥秘的成就感。

    据陈式刚的中学同学陈式苏回忆,他们就读的温州中学学习气氛很浓,除了学好课堂上老师教授的知识之外,同学们到处找课外书看,但陈式刚看的书会比大家看的“高一个档次”,“还记得我在看一本关于机械的书,要看好半天才明白,而陈式刚已经在看《广义相对论》了”。

    陈式刚很早就确认了自己对物理的迷恋,那时他常常辗转于图书馆和各家书店。一天,他在温州当地的商务印书馆发现一本《广义相对论》,当看到书里密密麻麻的公式时,心中有种如获至宝的兴奋感,而这本书当时学校和图书馆都没有。

    就这样,一本被大众视为“天书”的《广义相对论》进入了陈式刚的视野,并为他点亮了一盏灯,引领着这位少年朝着理论物理研究的道路迈进。

    1954年,陈式刚如愿考上自己的第一志愿——复旦大学物理系。

    来到大学校园,丰富的学习资源和良好的学习环境让他能够广泛地阅读、安静地思考。他如痴如醉。除了课堂上老师传授的内容,他还借助图书馆的书籍和资料室的文献尽可能多地汲取物理知识。

    争分夺秒,乐在探索

    正如爱因斯坦所说,“在天才和勤奋之间,我毫不迟疑地选择勤奋,它几乎是世界上一切成就的催生婆”。进入大学的陈式刚只争朝夕,经常泡在院系图书馆阅览室里,查文献、读论文,追踪了解科学前沿进展。

    渐渐地,他对物理学的一些前沿问题产生了浓厚兴趣。理论性越强的问题对他吸引力越大,他花费的时间和精力就越多,钻研也就越深。

    陈式刚开始研究一些自己琢磨出的题目,比如,在假设电荷是不变量的情况下,可以推导出运动电荷产生的磁场;并由此推演,以四维电流为源,由洛伦兹不变可得到麦克斯韦方程。这在今天看来很普通的事,但那时的陈式刚并没有读过相关论文,完全靠自己思考、探索与研究。由于中学时已对相对论有所了解,他打算将上述想法推广,以写出洛伦兹系统中完全的引力方程,其右边包含引力场的能量动量张量,这将是一个无穷级数……终于,他完成了一篇有关狭义相对论中引力理论的文章,投到了《物理学报》。

    当时,物理系老师倪光炯得知情况后,鼓励陈式刚在校庆报告会上做报告。这极大地鼓舞了他继续探索科研的信心。

    对陈式刚来说,那段时间是一种接近于苦行僧但自得其乐的生活。

    快乐一直潜伏在探索深处——当他发现有人把爱因斯坦方程写成了他所设想的形式时;当他在文献中认识到爱因斯坦思想的深刻性时;当他看到爱因斯坦把引力理解为时空性质,并非常简明地写出完美的方程式时;当黑洞的发现和宇宙学观测证实了这种理解的深刻性和正确性时……他为之陶醉、兴奋。

    只是,为了这样的快乐时刻,陈式刚付出了超出常人的努力。

    一次,他在系图书馆看到一本新出的俄文版《量子场论》(伊凡宁柯著),想自己买一本慢慢研究,便省出一些饭钱用来买书。他从复旦大学所在的邯郸路走到了福州路上的外文书店,往返4个多小时,终将这本新书买了回来。

    1958年,凭借这份勤奋与对知识的渴求和执着,陈式刚以优异的成绩完成了大学学业。

    夙兴夜寐,乐在拼博

    依靠国家助学金完成大学学业的陈式刚,毕业后终于有了报效祖国的机会。

    采集过程中,我们在陈式刚的人事档案中查到了1958年大学毕业分配时他填写的工作志愿表。年轻的陈式刚用青涩的笔触写下自己的拳拳报国之心——工作性质:到祖国最需要的地方去;无论科学的理论工作与实证科学;基础物理理论工作。工作地区:到最艰苦的地方——边疆去基层去;科学研究中心所在地。

    1958年10月,陈式刚被分配到中国科学院物理研究所(以下简称物理所)第七研究室,开始从事凝聚态理论和统计力学的研究工作。那时的年轻人总憋着劲儿想为国家做点事,陈式刚也是如此,一入职便开启拼搏模式。

    1959年,苏联物理学家弗拉索夫教授访问物理所并作学术报告。报告期间,有一公式一时手误,被陈式刚指出并更正,弗拉索夫甚为惊讶。听完报告,陈式刚根据他的思路,很快就从弗拉索夫方程中进一步推导出更多有意义的解。这深得弗拉索夫的青睐,当即邀请陈式刚随他前往苏联留学。陈式刚却觉得留在物理所更适宜做自己感兴趣的事,婉拒了这一机会。

    1962年,陈式刚在《物理学报》发表第一篇独立撰写的论文《关于热的输运过程的动力学理论》,之后又连续在《物理学报》发表了《量子统计中的线性输运系数理论》《强磁场下横向输运过程的微扰理论》两篇论文。

    几篇论文刊出后,很快引起学界关注,年轻的陈式刚在理论物理研究方面初露锋芒。

    隐姓埋名,乐在报国

    1963年初的一天,时任物理所七室主任李荫远把陈式刚叫到办公室谈话。这次谈话,悄然改变了陈式刚的人生轨迹。

    李荫远告诉他,组织上决定让他到一个保密单位从事与中子、等离子体物理及统计物理有关的重要研究工作。陈式刚立马猜到了是怎样的工作性质,欣然同意。

    是年4月,27岁的陈式刚从物理所调入第二机械部第九研究院(时称九所),报到后和人事部门的谈话肯定了他的猜想。当时的新中国形势严峻、内忧外患,为了国家和人民的安全,中国一定要有自己的核武器,唯有研制原子弹、粉碎核讹诈,才能让中国自信而强大地屹立于世界民族之林。

    在严格的保密教育中,陈式刚明白了自己承担的神圣使命——这是学以致用、报效祖国的大好机会,即使隐姓埋名、放弃已有重大进展的科学研究工作,也义不容辞。

    陈式刚被分配到理论部状态方程组。理论部是核武器研制系统的重要部门,朱光亚、邓稼先、周光召、于敏、黄祖洽等专家都在这里工作。1963年初,原子弹研制已经处于理论探索的关键阶段,当时九所缺少研究量子多体问题的人才,陈式刚在物理所从事的工作正与此有关,可以帮助解决工作中的实际问题。

    邓稼先当时是理论部的负责人。刚一上班,邓稼先就找陈式刚谈话,让他配合自己用“多体问题”的方法研究物态方程。从邓稼先的眼睛里,陈式刚看到了信任和期望。

    直到现在,陈式刚仍对那段与邓稼先一起工作的宝贵经历记忆犹新:两人并肩坐在办公桌旁,邓稼先把他之前已经完成的用“多体问题”方法研究物态方程的成果又一步一步重新推导一遍。在此过程中,邓稼先像请教老师那样,让陈式刚帮忙检查推导过程。遇到困难时,就与陈式刚深入讨论,不放过任何蛛丝马迹……如此这般研究、讨论两个星期后,他们终于把研究工作中的难题解决了。

    通过这半个月的共同工作,邓稼先强烈的责任感、严谨的工作作风、执着的探索精神和学术民主的思想,给年轻的陈式刚留下了深刻印象。与此同时,周光召也找陈式刚共同进行辐射输运物理方面的研究。

    1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功,陈式刚热泪盈眶。能够用自己的专业知识解决原子弹研制中的问题,他感到无比欣慰和幸福。

    自1963年至1978年的15年间,陈式刚将最美好的青春年华献给了祖国的核武器事业,不论条件多么艰苦,始终坚持忠诚奉献、艰苦奋斗、协作攻关的精神,奋斗在核武器研究和设计工作的一线。同时,他以小组长的身份鼓舞着并肩作战的同志们共同进步。在他的组织下,他所在的课题组获得“先进集体”光荣称号。

    提起这段隐姓埋名、团结奋斗的历史,陈式刚坦言,这是一项为国防事业作贡献的工作,也是值得他一生自豪的工作,“历史和现实都表明,没有强大的军力,就会被人欺负。事关国家安全,我们应该尽力把它做好”。

    他引用爱因斯坦的名言来总结自己15年的核武器研究工作:“在学校和生活中,工作的最重要的动力是工作中的乐趣,是工作获得结果时的乐趣,以及对这个结果的社会价值的认识。”

    快马扬鞭,乐在拓新

    在开展核武器物理攻坚克难的阶段,时任九所理论部主任的周光召就曾多次强调:研究所应找少数人从事基础研究,这对于我们今后的发展至关重要。1978年,陈式刚向所里提出组建基础研究团队的建议,很快得到批准。不久,九所正式成立了一个理论物理和应用数学的研究组,后来发展壮大为颇具规模的基础理论研究室。

    改革开放后,我国的基础科研有了一个重新学习、赶上世界前沿的机会。陈式刚开始开展前沿基础理论研究工作,他在理论物理方面的研究范围十分广泛,包括非平衡态统计力学、凝聚态理论、非线性科学与强场物理等前沿基础课题的研究。

    多年的奋力拼搏,让陈式刚收获了累累硕果:在非平衡统计物理研究中阐明如何从久保输运系数形式公式获得具体、正确的输运系数,并获得了强磁场下横向输运系数;在映射、混沌、符号动力学、混沌控制与同步等方面获得多项成果,特别是对耗散系统,在参数轴上、周期轨道形成区间、混沌轨道为离散的点集情况下,论证了单峰映象混沌区测度达90%;对非微扰多光子阈上电离的研究,改进和拓宽了Keldysh理论;用半经典理论计算发现了电离电子与离子多次散射对能谱和角分布的重要影响;研究了多光子区、隧穿区与稳定化区双色光电离与双色光初始相对相位的关系,发现稳定区的电离率随相位变化幅度可达2~3个量级……

    2001年11月,陈式刚因在理论物理领域的卓越建树当选中国科学院院士。

    陈式刚所涉及的研究领域“广到不可思议”,这从他指导学生的研究方向可略窥一二。跟随陈式刚研究兴趣的变化,他的学生中有研究混沌的、研究强场的、研究非线性的、研究湍流的、研究高温超导的、研究流体动力学的、研究格林函数的、研究输运的、研究气泡核聚变的、研究心脏电动力学的……2005年最后一位博士生入学时,陈式刚又带着学生开始研究螺旋波了。

    在学生们眼里,“陈老师一生研究了这么多个领域,内源动力是他对万物的兴趣感和求知欲。现在虽然年纪大了,陈老师却依然保持着孩童一样强烈的好奇心。他对外界很多世俗的事情没有太高的欲望,但是对科学界和自然原理的求知欲非常强烈”。

    进入晚年的陈式刚一直没有停下科研的脚步。在2020年“陈式刚院士85岁华诞暨学术思想小型研讨会”上,陈式刚作了题为《引力的量子化问题研究》的学术报告。报告内容涉及广义相对论、圈量子引力、正则形式中的时间问题、双黑洞合并时来自视界的回声、伽马暴中的零洛伦兹破缺、空间切噪声、大爆炸的量子性质、圈量子宇宙学宇宙微波本底角分波的偶极分布等前沿内容……徜徉于自然原理中的陈式刚,采撷宇宙浩瀚星辰大海尽入笔端,一如既往地沉醉而悠然。

    “在科学研究中,我觉得有很大的乐趣。”陈式刚说。

(作者均为陈式刚学术成长资料采集小组成员)

1958年大学毕业时,陈式刚填写的工作志愿。

▲1977年,陈式刚(前排左三)领导的小组获“先进集体”荣誉后合影。照片题词为陈式刚所写。

▲陈式刚(中)和同学们在复旦大学校门口留影。

▲青年陈式刚

 

    报国恩赴汤蹈火 尽责任薪火相传

    作为中国工程物理研究院第一批博士生导师,陈式刚从上世纪80年代起指导了30多名硕士、博士、博士后,为国家培养了一大批优秀人才。

    而老一辈科学家“爱国奉献、艰苦奋斗、协同攻关、求实创新、勇攀高峰”的学术精神,“淡泊名利、宁静致远”的高尚品格,也通过陈式刚的言传身教,潜移默化地给了他的学生们。如今,他培养的学生已经成为各领域的中流砥柱。

    在采集过程中,陈式刚的同事和学生对其学术、生活、品格的感受与理解,增加了采集小组对这位学者的立体感知——

    “像点穴一样,无论多么复杂庞大的物理问题,陈老师都可以非常精准地把握核心关键节点,并点出其中的问题所在。他的洞察能力强大到令人叹服。”

    “陈老师是真正的学者,是真正做学问的人。就拿他做的报告来说,满屏幕的公式,每一个公式陈老师都会认真推导与解释。他一直在做科研,这么多年来始终在一线。”

    “读书时我们都说,有问题就问陈老师,他从不会不耐烦,永远都会耐心解答。甚至有时问完问题我们自己都忘了,没想到几天后陈老师会查好文献、推导好公式来找你讨论。和陈老师的认真相比,我们很惭愧,因此会不由自主地向他看齐。也正是因为陈老师的严谨和超高洞察力,我们偶尔甚至会害怕向他问问题,他的火眼金睛会令任何研究中的瑕疵纤毫毕现。”

    “跟随陈老师求学的几年对我的人生有永久影响。他宁静致远的态度、认真严谨的学风,让我至今受益无穷。陈老师做学问不是为了别的,是发自内心对学问和未知的渴求。希望我能将陈老师的这些可贵品质传承给我的学生。我将比照陈老师做事的方式,即使达不到他的层次,也感到安心了。”

    “陈老师的研究不仅涉及多个学科领域,而且在这些领域都取得了成果,并不只是蜻蜓点水、浅薄涉猎。这么多年,每次听陈老师的报告都不一样,他一直在学新的知识。这种好学精神不仅体现在学术研究上,也体现在生活的方方面面。比如2005年左右,国内刚开始用PhotoShop、Moviemaker软件时,陈老师就已经开始自学照片处理和视频剪辑了。当遇到电脑上的问题,他都是先自己摸索,再与人探讨。陈老师也非常热爱生活,当年我在国外的时候和陈老师讨论一个问题,说到植物,陈老师立马拍摄了窗外的爬山虎发给我。聊起易经、八卦图,陈老师也稔熟于胸。他用强大的逻辑将这些知识串成一串儿,甚至和物理知识融会贯通。他外表宁静,但内心其实非常丰富。”

    采集小组在搜集陈式刚学术成长资料的过程中,从点点滴滴的线索中看到的始终是一个将梦想付诸行动的“年轻人”——干事业不计名利、为国家不懈奋斗。而今在他带领的学生中,我们又看到了一个个继承贯彻这种思想的“后浪”。而这,正是我们这个时代奔涌向前的动力之源。

    陈式刚曾在不同场合多次提及爱因斯坦关于工作与兴趣的理念:“了解自己的天性;做你喜欢的事;尽你所应尽的社会责任。”这是一位心无旁骛的老科学家对于这个世界的看法,也是他与所有年轻科研人员共勉的肺腑之言。

陈式刚(左)指导学生赵宪庚。

陈式刚写下爱因斯坦这段话和年轻科研人员共勉。

陈式刚
中国科学院院士