钩沉 | 周立伟:时代潮流中的科学跋涉者
“就我个人来说,我是属于中等智质的人,没有过人的天赋和特别聪明的地方,能力也不是很强。但我自问是一个勤奋努力,在科学探索上孜孜不倦、永不放弃的人。在科学研究方面,我给自己树立的目标是高的——要闯出一条路子来,做出国际先进水平的成果来。当我认定了这条道路,不管多少困难,哪怕经过10 年、20年,最终我一定要解决它,这个信念我从来没有动摇过。也许是这一点,我才能有今天一点微小的成就。”
再苦也不能放弃所学的专业
20世纪60年代初,周立伟到苏联列宁格勒电工学院求学,求学之路格外艰难,导师不认可自己的课题方向,又不让转校,但成像电子光学是国家开展**任务研究必不可少的。他下定决心,要把这个专业的知识吃透。他几乎每天到列宁格勒涅瓦大的谢德林图书馆和苏联科学院图书馆研读科学文献,从早到晚,在寂寞的书案度过了3年的时光。终于在1966年4月29日,顺利地通过苏联物理数学副博士学位论文答辩。
5 月初,周立伟立刻动身回国。但当他回到自己的母校——北京工业学院(现北京理工大学)时,“文革”就开始了。由于他在苏联学习深造过,被认为深受“苏联修正主义教育的毒害”,受到了不小的冲击。
1971年,已近不惑之年的周立伟先后在河南驻马店塘坊庄和北京大兴县庞各庄的干校劳动,困难时期,他从未放弃过对电子光学理论的探索。每日劳动之余,他拿着带到干校的俄汉词典和英汉辞典,偷偷地背诵单词。后来被人发现,干校的领导便批评他不安心劳动改造。周立伟则认为,自己将来还要教书育人,发挥自己的专业特长,绝不能把自己的专业荒废了。
1972 年,在结束干校劳动返回学校之后,周立伟主持学校夜视技术教研室的工作,抓紧时间做新的研究。白天上课,夜晚在斗室内伏案思考和研读文献,他首先把在苏联期间的副博士论文编写成题为《变像管与像增强器电子光学》的教材,印发给学生们学习。这份教材对学生们影响很深,激发了不少人对夜视技术的兴趣,不少学生终身从事这个专业。不仅如此,教学之余,周立伟还接下了兵器工业部提出的微光夜视技术攻关会战任务,与团队成员一起, 研究像管和像增强器的电子光学系统计算与设计。这项任务开始于“文革”后期, 周立伟主要负责变像管和像增强器的电子光学系统计算与设计中的理论部分, 兵器工业部 204 所的方二伦负责程序部分和211 所的冯炽焘负责计算部分,他们三人抓紧时间,投入工作,很快便取得了成效。
1973 年,周立伟(中)参观兰克公司光学部(图片来源:中国科学报)
周立伟一边紧张地工作,一边和全国知识分子一起终于盼来了“文革”的结束。1977 年,周立伟抓紧时机,结合多年的研究工作,写成并出版了《夜视器件的电子光学》的教材,这是他多年坚持思考取得的成果。从那时起,他开始研究同心球电磁复合聚焦系统的电子光学的问题,从而把他在苏联留学时的电子光学研究由静电聚焦扩展到电磁聚焦领域。
新时代,发展成像电子光学新理论
党的十一届三中全会后,国家开始大力投入发展科学技术,在1978年召开的全国科学大会上,国家对一大批科学成果进行了表彰,周立伟和方二伦、冯炽焘合作的变像管和像增强器的电子光学系统计算与设计的成果,荣获全国科学大会奖。邓小平同志在会议上发出振聋发聩的呼声,要为“科学技术人员创造必要的工作条件”。邓小平的讲话令周立伟深深感动,他觉得自己有使不完的劲头,要更加努力,把失去的时间找回来。
1982 年,周立伟把此前思考过的种种问题和想法整理成《成像系统电子光学若干问题的探讨》一文:一是基于他对过去的思考,在苏联工作期间受到的启发;二是结合当前研究工作的进展和难题,提出了一些设问。在解决理论问题的同时,他又和方二伦合作研究用个人计算机(PC机)进行程序设计,经多次反复修正补充,编制了更为完善的像管电子光学设计软件包,并极大地推广应用。他们所承担的项目“宽电子束聚焦理论与设计”于1990年获中国兵器工业总公司科技进步奖一等奖、1991年获国家科技进步奖二等奖。
20 世纪90年代,周立伟与方二伦、张智诠、金伟其、倪国强等合作研究用多重网格法加速场的迭代计算,并进行系统优化,从而研制成功了“像管优化设计及ODESI 软件包”,于1996年获国家科技进步奖三等奖。该软件包经北方夜视公司昆明分公司和西安应用光学研究所应用,进行了微光一代管和二代管的电子光学系统设计和研制,取得了显著的经济效益和社会效益。这项研究为我国微光夜视行业由仿制到自行设计研制、独立自主开发新型夜视器件开辟了道路。进入 21 世纪初,周立伟又进一步深化了他的研究,和方二伦、李元、张智诠等人合作,把动态电子光学时间像差计算的内容融合到静态宽束电子光学系统设计中,形成了 ODESI-SD 软件包。
周立伟与他的专著(图片来源:中国科学报)
自 1978 年以来,周立伟成果累累,他已发表学术论文、科技报告和专著等近 300 篇(部),数十篇论文被 EI、SCI 等检索系统收录,其科研成果还荣获了包括全国科学大会奖、光华科技基金奖、部科技进步奖和国家科技进步奖在内的一系列重大奖励。在一系列研究的基础上,周立伟建立了一整套关于宽束电子光学学派较为完整的理论体系。1995年秋,俄罗斯科学院普通物理研究所研究员莫纳斯戴尔斯基博士应邀来华讲学,他对周立伟说:“我读了您的著作(《宽束电子光学》)和发表的文章,我认为,您是真正懂得成像电子光学的人。”不仅如此,周立伟的研究被诺贝尔奖金获得者、俄罗斯科学院普罗霍洛夫院士誉为是建立了一个学派和体系。他在祝贺周立伟当选为俄罗斯联邦工程科学院外籍院士的贺信中说:“您是您自己科学学派的创立者。”
目前,周立伟虽然已入耄耋之年,但他依然在思考成像电子光学的科学问题。不久前他向中国激光杂志社提交了4篇英文研究论文,已通过同行专家的评审,将在《光学学报》2019年第四期发表,这些文章都是他一个人独立撰写完成的。他觉得,趁自己还能工作, 就尽量把自己的科学思想整理并发表出来。 如今,回顾周立伟自 1978 年以来取得的科技成果,用他自己的话来说,就是“锲而不舍、求索创新”,这也是他的时代使命,他正是在持续思考中创立了宽束电子光学理论体系。
言传身教做好领路人
1980 年,国家先后通过并制定了《中华人民共和国学位条例》《中华人民共和国学位条例暂行实施细则》。这些好消息令周立伟非常高兴。
怀着对人才培养的热情,他写下“关于研究生学习与学位论文工作的札记”提交给校学术委员会,谈自己留苏期间做研究生的亲身实践,并在全校作了“关于研究生指导教师的作用”的报告。
周立伟在他的“札记”和报告中阐述了自己对学生培养工作的一些心得,他把研究生比喻为“攀登科学技术高峰的突击队和高等学校师资的后备军”,认为培养和使用高级科学技术人才是促进科学技术发展的前提,由此凸显了新时代人才的重要性。周立伟结合国外已经实施成熟的学位制度,以及自己在苏联学习的体会,还有多年教学的实践,详细指出了培养研究生应该注意的方法,包括每一个学年如何安排课程,如何帮助学生选题,以及研究生的毕业论文应达到什么样的标准才能够合格,等等。这篇文章为当时学校的研究生课程设置、培养方案指出了一条明晰的道路。1982 年,他被聘为国务院学位委员会学科评议组成员。1983 年,周立伟晋升为博士生导师。1984 年,他被国家教委破格特批为教授。1987 年,以他领衔的“军用光学”学科被评为国家重点学科,由此获得了世界银行的支持,在工程光学系内建立了“颜色科学”专项实验室。
(图片来源:《传记文学》)
1998 年,周立伟把自己多年教学、 科研的心得,结集成册,出版了《一个指导教师的札记》,这也是他在指导研究生的实践中写下的有关科学方法的札记。在这本札记中,他从学习与科学研究过程中的科学方法、学习方法、治学 和思想方法以及科学论文写作方法等方面,叙述了自己的认识和体会,这部书虽然不是学术论文,但提出了做学问的方法和规范,在科学界影响很广,好评如潮。
让中国光学走向世界
1978 年初,我国外交部收到了两封英国来信,信中邀请周立伟到英国伦敦参加由伦敦帝国理工学院召开的光电子成像器件国际学术会议和由兰克集团召开的电子成像国际会议,并请周立伟在会上宣读论文,向学界介绍他的研究成果。
那时,党的十一届三中全会还未召开,国门紧闭,出国手续极为繁琐复杂。在了解到情况以后,当时的兵器工业部认为,这是一条打开国际学术交流渠道的好方式,我国学者应该走出国门。学校领导也支持周立伟出国,并为他提供了担保。在经过有关部门的批准后,一封由王震同志亲自签发、中央政治局 5 位常委画圈的批准函发出,指示由兵器工业部和电子工业部联合组团、周立伟率团,出国参会。周立伟在会上宣读了自己的研究成果,题为《同心球电磁聚焦系统的电子光学》的学术论文。这篇文章宣读后,引发了与会者的广泛兴趣,与会学者由此了解到中国的成像电子光学学科的研究进展,该文后被收入国际知名期刊 Advances in Electronics and Electron Physics(《电子学与电子物理学的进展》,1979 年第 52 卷)中。
周立伟作为俄罗斯萨马拉国立航天大学名誉博士参加学校纪念大会(图片来源:《传记文学》)
令周立伟难忘的是1980 年 10 月, 他作为中国科协第二届访美代表团成员,与他所敬爱的电子学家、代表团副团长、清华大学孟昭英教授一起到美国访问。在这次访美中,孟昭英教授把他介绍给了最顶级的物理学家杨振宁、吴健雄两位教授,他还得以认识美国物理大师、诺贝尔奖金获得者查尔斯·汤斯如。 1999 年至 2005 年,他与俄罗斯科学院普通物理研究所谢列夫教授领导的团队开展了有关飞秒电子光学的研究。在这一项合作研究中,他提出了“直接积分法时间像差理论”,证明了俄方提出的“Tau 变分时间像差理论”之无误,但指出后者的时间像差系数需要求解微分方程之不便,不如直接用积分形式表示。鉴于他的学术成就以及在中俄科学合作中的突出贡献,他先后当选为俄罗斯圣彼得堡工程院外籍院士(1992年),俄罗斯联邦工程科学院外籍院士(2000年),并被授予俄罗斯萨马拉国立航天大学名誉博士称号(1997年)。
周立伟热爱这个时代,他曾在一篇“自述”中感谢他所属的时代,他说:“我走过的路实际是代表了50年代成长起来的这一代知识分子的历程。我是这一群人中间幸运的一个。党的十一届三中全会的路线和改革开放的方针、政策,特别是提出‘科教兴国’的口号,重视科学与教育,重视知识和人才,使我国的科技教育事业迎来第二个春天,开始了中国知识分子多少年梦寐以求把知识和才能献给祖国的新时期。这也是我的最大机遇,我的绝大部分成就是在十一届三中全会后这20 余年内取得的,我要深深感谢改革开放的好时代。”
人物简介
周立伟,1932 年 9月出生于上海的一个普通制药工人家庭,祖籍是浙江诸暨藏绿。他青年时代曾受国家派遣前往苏联留学,并在北京理工大学任教,迄今已60余年。1983年任博士生导师,1984年升为教授,1999年当选为中国工程院院士。周立伟是我国电子光学与光电子成像技术专家,是宽束电子光学理论的开拓者与奠基人。他多年奋斗在我国宽束电子光学、光电子成像领域教学与科研工作的第一线,在静电与电磁复合同心球系统与移像系统的电子光学、阴极透镜空间像差理论、宽电子束聚焦普遍理论、动态电子光学及时间像差理论、电子光学传递函数、成像系统的设计与计算等领域取得了一系列成就。在周立伟的带动下,我国建立了宽电子束聚焦与成像较为完整的理论体系,其理论和方法应用于工程实践,为我国微光夜视器件由仿制走上自行设计研制、自主开发奠定了坚实的基础。
本文选自《传记文学》,有删节。