作者:黄烁 刘洁 吕文娟 岳影 来源: 中国科学报 发布时间:2023-2-3
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陈式刚:愿有生之年给年轻人一点“荫凉”

■黄烁 刘洁 吕文娟 岳影

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。

上世纪60年代,陈式刚(前排右二)与中科院物理所同事合影。

陈式刚与九所同事爬山(前排:王光瑞,后排左起:陈式刚、贺贤土、郭柏灵)。

1954年中学毕业时,陈式刚(前排左一)与同学们合影。

1999年,陈式刚(左)指导第一个博士研究生赵宪庚。

“陈春先说他乐于思考,我觉得我自己也是如此……和他一起工作的时段是我感觉最好的时段之一。他是我们的保护伞,大树底下好乘凉,之后,邓稼先和周光召先生也曾是我身边的‘大树’。但愿自己有生之年也能给年轻人一点荫凉感。”这是陈式刚2004年8月15日写给老友、中科院院士郝柏林电子邮件中的一段。

我们常常探讨做大学问者境界究竟如何,或许从这段话中可略窥一二。

“但愿有生之年能给年轻人一点荫凉感。”这是陈式刚在众多前辈的关爱下自由成长,并将这份关爱传承给后辈的一段佳话。

成长:

幸遇“大树”,崭露头角

1958年,陈式刚从复旦大学毕业后被分配到中国科学院物理研究所(以下简称物理所)七室(固体理论室)。当时正值“大跃进”,特殊的时代让专注学术、“只专不红”的青年陈式刚略感困扰。

幸运的是,有心怀理想与爱惜人才的前辈为后辈撑起一片荫凉。当时,物理所的领导李德仲以及室主任李荫远等人高瞻远瞩,在所内、室内整体营造了难得的宽松包容的环境。

1959年底,苏联著名理论物理大师博戈留波夫的学生陈春先回国进入物理所担任组长,在他的带领下,逐渐形成了一个研究多体问题和场论方法的小组,包括他本人、陈式刚、郝柏林、于渌、霍裕平5人。

陈春先的学术水平和政治思想觉悟都很高,又是领导颇为器重、从陈赓大将那里“抢回来”的得力干将,因此说话较有分量。他的远见卓识和善于表达,像是撑开的一把大伞,为小组营造了一个学风宽松、学术民主的小环境,使陈式刚等人得以在当时轻视理论和急功近利的环境下心无旁骛地从事他们所喜爱的理论物理工作。

这是一段为学术理想激情燃烧的岁月。在那个吃不饱的年月里,志同道合的他们却还能劲头十足地钻研非平衡统计物理的基本问题。1960年起,陈式刚先后与陈春先、霍裕平、郝柏林等人合作发表了《多体问题中的关联效应》《超导理论中的某些问题》等文章。后来,陈式刚又陆续独立发表了《关于热的输运过程的动力学理论》《量子统计中的线性输运系数理论》等文章,在理论物理界初露锋芒。

国内物理界曾戏称这个小组为“陈春先学派”。小组成员除了1980年就下海投身于高新技术产业开发的陈春先外,其他人都先后在不同单位当选中国科学院院士。全国范围内,这样的研究小组为数不多。郝柏林曾说,初入科学领域就得以同这样一批各有特点的年轻人为伍,乃人生幸遇。而这也是陈式刚感觉最好的时段之一。

和陈春先这棵“大树”一起工作的时光较为短暂。1963年4月,陈式刚奉调进入第二机械工业部第九研究所(时称九所),在理论部状态方程组从事核武器研究工作。

在九所,陈式刚得以跟随彭桓武、邓稼先、周光召、于敏、黄祖洽等大师近距离交流学习,感受到了新的“荫凉感”。

大师们都爱才惜才。周光召对这位沉默寡言、胆子略小的科研苗子始终格外关注。他注意到陈式刚在基础理论方面的深厚功底,也注意到这位年轻人的不善言辞和社交恐惧症,就在工作中不断鼓励、引导陈式刚,锻炼他的胆子。

1965年春节后,陈式刚赴河南省信阳市参加“四清”工作前,周光召曾这样鼓励他。“他问我‘你现在胆子是否大了’。我说‘比过去胆子大得多了’。他说,‘就是这样,一个人的胆子是慢慢地大起来的,它顺势助推人们前进。’他还对我说,‘这是一个很好的锻炼机会,回来以后带领一支队伍……’”陈式刚回忆。

是年5月,从信阳回来的陈式刚真的开始领导一支队伍了。

那年是我国氢弹原理突破的关键一年,陈式刚被任命为理论部第十一室第五小组组长。该小组由周光召直接领导,主要从事用电场加速离子和磁场压缩等离子体以实现氢弹聚变反应的研究,属于我国氢弹原理“多路探索”中的周光召一路。

经过一年探索,这个小组证明了“等离子体中的电磁效应在氢弹中不起作用”,确认这条技术路线不可行,起到了集中科研力量到其他技术路线的作用。

探索过程存在着诸多挑战,成绩的取得对陈式刚等人来说尤为艰辛。这个新成立的小组组员之前在物态方程组,进组前干的并非探索性工作,而且对等离子体物理更是大多没学过。

面对困难与挑战,周光召再次像大树一样给年轻人撑起了一片荫凉。他时常强调搞原理工作要特别注意理论联系实际,要求陈式刚和组员开拓思想,打破界限,树立“为任务而去用学科”的理念,注意数学与物理之间的配合,向其他小组学习,总体分析知识,明确物理图像。

在一年多的时间里,这个刚成立的小组不但通过边干边学的方式掌握了等离子体物理基础知识,还在周光召的引导下,基本上改变了只埋头执行指示、解决具体问题、缺乏系统思维的工作习惯,能够通过自己思考提出问题、找主要矛盾。全组成员既完成了任务,能力又得到了迅速提高。

除了核武器研究中的耐心指引和言传身教外,周光召还庇护陈式刚等年轻人在上世纪70年代中后期重新开始基础研究。

“文革”期间,受到当时国内外政治气候的影响,科学研究举步不前。周光召作为一代理论物理大家,对这种情况暗自忧心。为了在科研上不落后,周光召顶住压力,召集了包括陈式刚、孙锦山在内的几名同志成立了一个基础研究小组,每周学习理论物理和力学领域的前沿理论,为这些年轻人在当时的环境下开展基础研究撑起了一片天空,并取得了难能可贵的研究进展。

陈式刚的日记中,这样记录着周光召的殷切期待和严格要求:“老周对我们组的要求是,要反映新的水平,要给出一个较全面的图像,知道自己的方程缺少了什么东西,什么时候要把这些东西加上去。”注重物理图像的概念被陈式刚牢记在心,后来传承给了自己的学生,又被接续传承给了学生的学生。

多年后陈式刚回忆往事,依然不忘周光召撑起的这片荫凉,“搞科学就应该这样子,让大家都轻松,可以安心搞研究”。

成才:

开拓创新结硕果

1978年3月18日,全国科学大会在北京召开,“科学的春天”到来。在这股向科学进军的春风中,陈式刚自身的科研工作也进入了重要转折期。

“文革”十年的闭关自守以及当时九所工作重心等原因,导致相关基础领域投入不足。面对与国外在相关领域基础研究的差距和国家在相关领域特别缺乏人才的现状,陈式刚决定全心投入到非平衡自组织和混沌的基础理论研究中。这一决定得到了包括周光召、于敏在内的众多前辈的鼓励与支持。

在院里、所里的前辈们撑起的荫凉之下,重新回归基础研究的陈式刚展露出勃勃生机。他开始争分夺秒,频繁聆听学术报告,汲取养分。

1979年春,他挤在中科院研究生院汹涌的人潮中旁听了李政道回国讲授的“场论简引和粒子物理”,又在中科院高能物理所旁听了黄克孙的“粒子物理引论”。同时,他通过各种途径加强基础学习:参加了在北大举办的统计物理讨论班,骑着自行车频繁前往中科院研究生院玉泉路校区聆听外国专家学者的报告……

在参加1978年8月的物理学年会时,普里戈金的耗散结构理论引起了陈式刚的兴趣,他决定以刚刚兴起的非平衡统计力学和非线性科学作为自己新研究领域。

中断近10年后的重新学习的追赶过程并不容易。面对国内资料极度匮乏的状况,陈式刚与同事们白手起家,以翻译国外著作的方式进入领域前沿,并取得了快速进展。合作译著《非平衡系统的自组织》成为1979年全国首届非平衡统计物理耗散结构专题会议的官方材料;1980年的文章《Glansdorff-Prigogine判据与最小熵产生定理》提出了对普里戈金耗散结构理论的异议,迈出了从学习到批判性学习的一步。

1981年上半年,物理所副所长洪朝生院士曾致函时任九院副院长的于敏,邀请陈式刚到物理所兼职做研究。虽因彼时九所面临搬迁三线,院领导婉拒了物理所的兼职邀请,但却支持陈式刚抽出一定时间参与物理所超导与固体物理的研究工作,并在具体工作时间上给了他灵活商定的自主权。

此后10余年间,陈式刚与从国外回来的物理所老朋友郝柏林在非线性科学和混沌领域就强迫布鲁塞尔振子行为的分析重新开展合作,并与九所同事王光瑞携手(陈式刚注:主要工作由王光瑞完成)完成了国内混沌领域具有开创意义的工作,培养了一大批非平衡、非线性领域的人才,成为我国混沌领域的开拓者之一。

上世纪90年代,为了满足国家任务需求,陈式刚又开始研究当时新兴的强场物理学。

为了“啃”下强场这根“硬骨头”,上世纪90年代初,陈式刚和于敏、贺贤土、常铁强、张毓泉等人成立了国内较早的强场物理讨论班。1993年,国家自然科学基金委员会设立“理论物理专款”,陈式刚在于敏的建议下申请了一个名为“强激光场中的物理现象与X光激光”的有关强场物理项目的基金,研究强激光与原子和等离子体的相互作用。这项基金总额为3.2万元人民币,研究期限为1994年到1996年。1996年,国家自然科学基金委员会在结题项目书中评价:“以申请人为首的课题组已有出色的工作基础,有可能取得世界领先的研究成果。”

以这份基金资助为起点,陈式刚引领学生开始了对强场物理这一前沿领域长达10余年的研究与探索,并取得了令人瞩目的成就。在这一征途中,陈式刚培养出一批从事强场物理研究的优秀人才,数名弟子在国家多个项目评审中获得资助。陈式刚因此成为我国上世纪90年代强场领域的开拓者之一。

就这样,陈式刚也成为前辈那样,为年轻人带来一片荫凉的“大树”。

传承:

给年轻人带来一片荫凉

上世纪80年代初,为扭转事业后继乏人的困难局面,九所决定开展研究生教育,自主培养适合本所科研需要的高层次研究人才。1984年9月1日,九所研究生部正式成立,由此开创了中国工程物理研究院(以下简称中物院)研究生教育之先河,陈式刚的导师生涯也随之开始。1984年,陈式刚成为中物院首批硕士生导师;1986年,他被国务院聘为中物院首批博士生导师。

自担任导师以来,陈式刚,这棵曾经受到诸多前辈庇护而成长起来的“大树”,开始力所能及地为年轻后辈们撑起一片荫凉。

就像当年陈春先、周光召等人在艰难时局中带领年轻人坚持钻研大问题、坚持前沿基础研究一样,陈式刚在拥有导师身份的近40年里,始终不忘带领学生研究大问题、难问题。

2004年,陈式刚在为庆祝中物院研究生院成立20年撰写的纪念文章中,曾如此描述他的这一理念:“一般是选前沿课题或是交叉科学的课题,或是有一个前人没有过的想法,使学生的思考活动有较大的余地。我们要从大处着眼、小处着手,始终不忘大问题,经常想着工作可能有的意义。”

不满足于做小工匠、发快文章,着眼于研究大问题、做大学问。秉持这样的眼界和格局,陈式刚多年来始终站在科学研究的最前沿,以前瞻性的眼光带领学生在广袤的物理世界开疆拓土。

不过,探究最核心最基础的大问题,并不意味着陈式刚盲目探索前沿。他不但在选择每一个研究方向时都与国家需求紧密结合,还不断将“研究与国家和社会需要相结合的大问题,尽社会赋予自己的责任”这一理念传递给后辈。

他曾在访问母校瓦市小学时寄语孩子们“应该将个人兴趣与国家需要相结合”,并阐述道:“我喜欢的事是去探索和发现世界的基本原理。但我们生活的社会更需要的是用基本原理去解决实际问题。我所从事的工作都不是完全从个人兴趣出发的,而是将兴趣与国家和社会的需要相结合的。人总是生活在社会中,你可能与社会发生矛盾,也可能得到社会的支持。如果你尽了社会赋予你的责任,你的工作和生活就会得到社会的支持,获得持久的和更大的动力。”

在引导学生研究大问题、大学问的同时,陈式刚不断精进自身,以不断提升自身境界为学生的自由探索打开更为广阔的空间。

“对有求者,陈老师事必躬亲。”陈式刚的第一个博士生赵宪庚曾分享过这样一个故事,“我读博士研究生时对布洛赫电子在外场中的动力学问题产生了兴趣,沉迷于寻求这个问题的解析解。一日,我发现在周期场驱动的情形,其演化算符似乎存在解析的封闭解,可以给出解的形式。我把推导的手稿呈递给陈老师审阅。当时他的科研注意力并不在这个问题上,却为了解答我的疑问认真研究。几天后陈老师来找我,说这个推导有一个错误,即未考虑算符的对易问题。我对陈老师的功力真是由衷佩服。”

值得一提的是,尽管陈式刚帮助周围人解决了许多关键问题,他却并没有发文章的“野心”。常常在弄懂了并解决完关键问题以后,他就毫无保留地分享出去。这一点,从陈式刚的著作数量中就能看出。

虽然陈式刚不是一位“高产”的科学家,但在学生们眼中,陈老师的论著中没有多余内容,含金量很高,这使得陈老师的文章阅读起来非常费劲,可一旦读懂之后,收获颇丰。

“毕业这么多年,每当我遇到困惑,都会想到向陈老师倾诉。陈老师从不随意评价别人。仅仅在我的诉说和他的倾听中,我就能获得内心的宁静。”学生刘杰说,“每当需要陈老师的帮助时,他会没有一点私心地把知道的东西都告诉你,所以从某种意义上讲,虽然他看起来沉默寡言,但其实比周围很多人更热,外冷内热,都在心里。”

除了耐心倾听、答疑解惑以外,陈式刚对所有学生的性格和研究兴趣都给予极大的尊重;在尊重中,慢慢培养学生的积极性、创造性和独立工作的能力。

而这份对学生研究兴趣的尊重和全力支持,是建立在陈式刚自身实力与格局基础上的,是需要深厚功底和开阔眼界才能达到的境界。

学生张广才在入学前所学并不是非平衡自组织,而是生物物理,曾做过心脏动力学研究,陈式刚则在其学科背景的基础上引导他进一步深入研究心脏的非线性动力学。

同样是做强场物理研究,陈式刚给刘杰、鲍得海、陈京三人的指导方向各不相同:刘杰大学期间学习天文,对经典哈密顿动力学较熟悉,陈式刚就指导他从经典轨道做起;博士后鲍得海熟悉场论,陈式刚就让他做量子散射理论;而研究生陈京,陈式刚则指导他发展数值求解薛定谔方程的方法。

除了在科学研究方面的引领与指导外,陈式刚也以极高的精神境界在价值观、人生选择上为学生们树立了榜样。

陈式刚一直将爱因斯坦关于教育的这段话奉为座右铭:“在学校和人生中,最重要的工作动机是工作中的乐趣、获得成果的快乐,以及对这个结果的社会价值的认识。”基于这一理念,陈式刚尊重学生们的天性,因材施教引导学生自由探索所爱,鼓励学生“在坚持兴趣的基础上,努力提高自己,让自己能够去做有兴趣的问题”。

陈式刚,在看似单调生活和沉默寡言的表象下,以自己逾一甲子的壮阔经历掷地有声地告诉年轻人:人应当摆脱外部评价的束缚,了解自己的天性,做自己喜欢做的事,尽自己应尽的社会责任。

他几十年如一日坐在书桌前看书学习、推导公式,表面看来是那么宁静、自然与祥和,宁静到“如果说陈老师办公室有一粒灰尘的话,那么这粒灰尘都是安静的”。而在宁静的外表下,是一颗追求创新、不断开拓的执着之心,是一个又一个难题的攻克、一个又一个创新思想的产生……

他的人生就像一场探索之旅——始终充满好奇、锐意进取的执着追求,从未停下过探索的脚步。

他用一生向年轻人示范当人们遵循本心追求真正所爱时,生活所能呈现的可能和人生所能达到的境界。这不仅是职业观,更是人生观、幸福观上的指引,真正鼓舞着年轻人把道路越走越宽。

“我现在每天‘徘徊’在文献和学生之中,非常充实,对生活的要求越来越简单,除了科研外,好像也没别的可干了,我觉得这样挺好。”学生刘宗华感慨,“我好像慢慢地变成了陈老师。”

(作者均系陈式刚学术成长资料采集工程小组成员)

①1997年12月29日,陈式刚两名弟子获中物院研究生部首届科技创新奖时合影(前排右二为于敏,右三为陈式刚)。

2015年10月18日,陈式刚(前排右二)与同事及学生合影。

③2014年12月19日,陈式刚夫妇接待郝柏林夫妇(前排右二为陈式刚,左二为郝柏林)。

本版组稿负责人:张佳静

《中国科学报》 (2023-02-03 第4版 印刻)
 
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