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王大珩,光学家。中国光学事业的奠基人。长期从事光学与应用光学的研究工作,对应用光学特别是国防光学工程做出了杰出贡献。所提“关于跟踪研究外国战略性高技术的建议”以及其他若干重大科学建议,对我国科学技术发展有积极推动作用。
王大珩,1915年2月26日出生,祖籍江苏吴县。其父王应伟是一位早年留学日本的天文与气象学家,辛亥革命后回国,先后在北京观象台和青岛观象台工作,1964年去世。
王大珩自幼聪颖好学,深受其父教诲。1929年随父由北京至青岛,就读于礼贤中学,学业优秀。他在学业之余常去观象台跟随其父观测天文和气象,对使用科学仪器观察天体景象产生了极大的兴趣。在此期间,其父讲述研制成功风力计的故事,以及苦于国内尚不能制造精密仪器而要依赖外国解决的感叹,在王大珩幼小的心灵里埋下深刻的印象。少年时代的这些科学熏陶和教育,对王大珩后来攻读物理与光学玻璃,回国后致力于中国的光学与仪器制造业都产生了深刻影响。
1932年王大珩以优异成绩考取了清华大学物理系。1936年他在大学毕业后,留校任助教并攻读研究生。1937年七七事变发生后,王大珩进入南京国民政府兵工署弹道研究所,从事弹道测量工作。1938年,王大珩在汉口考取了第三届庚子赔款留英公费生,进入英国帝国理工学院攻读应用光学。1941年转入雪菲尔大学,在世界著名玻璃学家W.E.S.特纳(Turner)教授指导下专攻光学玻璃。后进入伯明翰昌司(chance)玻璃公司任研究员,从事光学玻璃研究工作。在此期间,他创造性地开发了许多新型稀土光学玻璃,并获得两项英美专利。
1948年6月,王大珩返回祖国来到上海,进入民办的耀华玻璃厂任工程师。正当王大珩深感国民党政府腐败,个人难于发挥作用之际,经上海地下党的启发与帮助,他决定投奔解放区,对外称将由香港去英国,实际取道朝鲜到了大连。
1949年,王大珩在大连大学创建了应用物理系,并任主任,培养了新中国第一批物理技术骨干。
1951年王大珩受中国科学院之邀,前往北京筹建仪器馆。1952年,仪器馆在长春正式建立,后来改名为长春光学精密机械研究所,他历任馆长、所长。1955年被聘为中国科学院技术科学部委员。1978年10月,王大珩加入中国共产党。1981年,在中国科学院召开的第四次学部委员大会上,他当选为技术科学部副主任,从此开始了广泛的高层次的科学技术事业组织活动。
王大珩先后担任第三、四、五、六届全国人民代表大会代表,第三、七届全国政协委员,吉林省政协副主席,国家科委光学与应用光学学科组组长,“863”高技术计划监督评估小组组长,中国科学技术协会第三届全国委员会副主席,北京市科协主席,吉林省科协副主席,中国科学院长春分院院长,长春光机学院院长,哈尔滨科技大学校长等职。他积极倡导成立中国光学学会并任第一、二、三届理事长,还是中国仪器仪表学会第三届理事长、中国计量测试学会理事长、中国照明学会名誉理事长、中国光学行业协会理事长。在国际学术界,1979年他任国际权度公约计量委员会委员,1986 年任国际宇航院院士,1990年任亚洲太平洋光学联合会副主席。
简历
1915年2月26日 出生于江苏省吴县。
1932~1937年 在清华大学物理系学习,获理学士学位,研究院学习一年。
1937~1938年 任兵工署弹道研究所技术员。
1938~1940年 英国伦敦帝国学院物理系研究生。
1941~1942年 英国雪菲尔大学玻璃制造系研究生。
1942~1948年 任英国昌司玻璃公司研究部研究人员。
1948~1949年 任上海耀华玻璃公司研究室主任。
1949~1951年 任大连大学应用物理系教授兼系主任。
1951~1956年 任中国科学院仪器馆馆长。
1955年 当选为中国科学院技术科学部学部委员。
1956~1967年 任中国科学院长春光学精密机械仪器研究所研究员、所长。
1967~1971年 任国防科委第十五研究院副主任。
1971~1977年 任长春光机所革委会副主任。
1979~1983年 任长春光机所所长。
1983~迄今 任长春光机所名誉所长。
1981~1992年 任中国科学院技术科学部副主任、主任。
1986年 任中国科协第三届全国委员会副主席,1991年起为中国科协荣誉委员。
1992~迄今 任中国科学院技术科学局高级顾问。
主要论著
1 Wang Ta hang. Note on best focus in the presence of sphericai aberration, Proc.Phys. Soc., 1941 53:157 ~ 169
2 Wang T H. The visual spectrophotometry of glasses, with special reference to low absorptive glasses,J.Soc.of Glass Technology, 1942,26(118):254~ 271
3 Wang T H, Turner W E S. Some spectrophotometric investigations on iron oxidecontaining soda-lime-silica glasses, Part Ⅰ , J, Soc. of Class Technology, 1942,26 (118):272-295;Part Ⅱ .J.Soc.of Glass Technology, 1943,27(120) :60~ 76
4 Wang T H,Turner W E S.The influence of boric oxide on the refractive index and dispersion of soda-boric oxide-silica glasses, J. Soc. of Glass Technology, 1945,29 (136): 390-396
5 王大珩.彩色电视中的色度学问题.中国科学技术情报研究所出版,1973
6 Wang Daheng.Laser application activities in China,Digest of Technical Papers,1980ICL,155
7 王大珩.我国光学科学技术的若干进展.光学学报,1981,1(1):1~11
8 Zhao Wenxing,Wang Daheng.The effect of thermal stress on the honogeneity of optical glasses,Proc.SPIE,1982,369:134~139
9 王大珩.我国独立自主地从事国防光学工程的历史.科学报,1985年9月29日
10 王大珩等.中国的光学近况,光学学报,1985,5(1):1~10
王大珩
主要成就:
新中国光学事业的奠基人
具有创新精神的科学家
国防光学工程的杰出主持人
我国科学事业积极的社会活动家
在仪器馆建立初期,王大珩根据国家建设需要,团结、组织来自全国四面八方的技术人员,较快地建立起光学物理、光学玻璃和光学机械等三个实验室和两个实验工厂。三个实验室繁衍为后来长春光学精密机械研究所(简称长春光机所)诸多的研究室,两个实验工厂中的上海实验工厂已发展成为我国著名的光学行业骨干企业——上海光学仪器厂,长春实验工厂发展成为机械工业的骨干企业——材料试验机工厂。
为了建立光学设计基础,王大珩在仪器馆亲自领导组建了光学设计组,并举办全国光学设计训练班,培养出不少后来成为国内很有成就的光学科学家。
光学玻璃是建立光学仪器工业的基础材料,也是仪器馆建立之初的一项开创性的研制工作。1950年王大珩邀请光学玻璃专家龚祖同到长春一起攻关。1953年,仪器馆终于熔制成功中国第一炉光学玻璃,王大珩运用在英国工作的经验,在玻璃配方、退火及测试技术方面做出了贡献。
此后,仪器馆在他领导并具体指导下,逐步建立起光学设计、像差理论和像质评价;光学加工和光学检验;光学玻璃配方;光学薄膜技术;光度和光学计量;精密刻划和光栅刻划等技术基础。其中由他主持开设的光度、温度、长度等计量研究工作,成为后来成立的中国计量科学研究院某些工作的技术基础。
1958年,长春光机所研制成功晶体谱仪、大型摄谱仪、电子显微镜、万能工具显微镜等8种当时属于高级精密光学仪器的“八大件”,闻名于全国科技界。这是王大珩多年精心指导的结晶,是他亲身率领一批富有朝气的青年科技人员创造的硕果。“八大件”的研制成功对我国独立自主、自力更生建立光学仪器制造业起到了促进作用。
1960年,世界上激光技术问世,事隔一年,中国第一台激光器诞生于王大珩领导的长春光机所,他在解决晶体与氙灯的结构设计中起了重要作用。1964年,为了促进激光技术的迅速发展,中国科学院决定成立上海光机所,并由他兼任第一任所长。
多年来,由他领导创建的长春光机所已成为我国应用光学研究与光学仪器研制的摇篮,先后组建、援建了西安、上海、安徽和成都等四个光学精密机械研究所,在我国形成了四个光学基地的格局。通过研制大量我国发展高新技术配套的光学仪器任务,为国家培养一大批光学技术骨干,形成了一支在应用光学与光学工程的研究水平上可跻身于世界之林的队伍,使我国应用光学、光学机械及光电技术和光学工业的发展,取得了举世瞩目的成就。
王大珩热心教育事业,尤其关注光学专业人才的培养。早在建国初期,他就建议在大学设立光学仪器专业。浙江大学光学仪器系就是这样成立的,是我国最早设置的光学仪器系。1958年,他倡导创办了我国第一所专门培养光学专业人才的高等院校——长春光学精密机械学院,并兼任院长,亲自制定教学大纲,讲授普通物理、近代物理等课程,深受学生爱戴。1978年他受中国科学院委托,筹办哈尔滨科学技术大学,兼任校长。为在我国培育尊师重教的社会风气,1984年他在第六届全国人民代表大会会议期间倡议在我国设立教师节。次年,全国人大常委会讨论通过颁布执行。王大珩虽非专职教授却仍然是“桃李满天下”,他现在仍然是清华大学的兼职教授,亲自指导博士研究生。他的许多学生已成为当今光学界知名的学术带头人。优秀的中年科学家蒋筑英就是王大珩60年代初培养的研究生。
王大珩在英国学习和工作了10年。早期进行的是光学系统设计研究工作,并发表了在具有球差的情况下光学系统最佳焦点的探索”一文,论述了光学系统中各级球差对最佳焦点位置的影响,创造性地提出了用低级球差平衡残余高级球差并适当离焦的观点。文中所阐述的一些思想,至今仍是大孔径小像差光学系统(如显微镜)设计中像差校正和质量评价的重要依据,多次被国内外有关著作引用。日本学者对王大珩青年时代的这篇论文给予了高度评价。
王大珩在英国的大部分时间是从事光学玻璃研究工作。当时正值第二次世界大战期间,由于国防光学仪器在战争中的重要地位,使光学玻璃制造技术成为秘密。因此,他在英国的许多研究成果未能得到公开发表。他是英国最早研究稀土光学玻璃的。他用光谱方法研究了光学玻璃的吸收与脱色,研究了光学玻璃中As2O3、Sb2O3与氧化铁作用而达到化学脱色的现象。他研究了光学玻璃不同退火条件对折射率、内应力、光学均匀性的影响;改进了退火样品折射率微差干涉测量方法;发展了V棱镜精密折射率测定技术,获英国科学仪器协会第一届青年仪器发展奖(Bowen 奖),并在英国制成商品仪器。后来,他在国内把V棱镜折光仪进一步改进并推广生产,至今仍是许多光学玻璃实验室和工厂的基本测试仪器。他在英国工作期间,还发表了“关于玻璃,特别是低吸收率玻璃的可见光分光光度测量”、“氧化铁石英玻璃的分光光度测量”、“氧化硼对玻璃折射率和色散的影响”等论文。
光学玻璃的光学均匀性是其重要质量指标之一。王大珩在英国通过大量实验得出退火过程引起的光学不均匀性主要是由于内部热应力的作用,基于这种认识撰写出“热处理对光学玻璃折射率的影响”论文(未公开发表)。40年之后,他的这一思想,由他指导的博士生进一步证实:玻璃退火引起的折射率增值与热应力成正比线性关系。
王大珩在长春光机所除了组织领导全所建设与发展工作之外,还亲身开展了一些具有特色的创新研究工作。1958年由他亲自设计、研制成功的中子衍射晶体谱仪,是中子衍射仪的主要组成部分,是开展原子能研究的重要工具。他在仪器的结构上通过创造性的设计,使仪器探测臂与晶体台按2:1结构联动,确定了合理的机械结构,使仪器在承担几百公斤的负荷下,仍保持了高度的转角精度。仪器在提交原子能所使用后,几十年来其性能始终保持稳定,为发展原子能工业提供了长期可靠的测试手段。
60年代初,为适应国防工程的需要,国家有关部门向长春光机所提出委托研制大型精密光学跟踪电影经纬仪的任务。就当时我国技术能力而言,这是一项高难度的工作。长春光机所经与其他部门协作,在王大珩的组织和技术指导下,历经五年的不懈努力,终于研制成功超过原设计指标的我国自行设计的第一台大型国产光测装备,开创了我国独立自主地从事光学工程研制和小批量生产的历史。在这项工程研制中,王大珩任总工程师。他提出的工程总体方案设想和一些技术路线,对保证仪器性能指标和缩短研制周期起了关键作用。他认为要想在仪器摄影底片上得到最佳目标影像,除了要考虑仪器本身的光学系统之外,还要考虑目标、背景条件以及大气环境的影响。为此,他对电影经纬仪的作用距离进行了周密、系统的技术分析,综合考虑了目标与天空背景的对比度、大气衰减与抖动、光学系统与摄影底片分辨率、仪器跟踪过程的平稳性、人眼能分辨的物像大小及其阈值对比度等各种因素。这种分析是仪器总体设计和确定光学系统的孔径、焦距、快门、曝光时间等参数的主要理论依据。由他开创的仪器作用距离分析方法对后来的各种类型的光学测轨(航天器的轨道)设备的总体设计起到了示范和先导作用。同时,他为建立国防光学工程的学科基础,在国内最早领导开展了实用大气光学研究。此外,在电影经纬仪的具体结构设计中,他对仪器视轴的十字丝光路和摩擦滚轮驱动系统的设计均具有独创性的构思。
王大珩把所有的精力都无私的奉献给我国科学事业的发展。多年来,随着国家经济建设和科学技术发展的需要,他都毫无保留地贡献自己的聪明才智。70年代初,正当我国独立自主着手发展彩色电视广播事业的时候,为培养彩电技术专业人员,他编写了《彩色电视中的色度学问题》一书,并向全国几十个单位近百人讲授了色度学原理,指导设计了彩色电视摄像机中的分色棱镜,解决了当时彩色电视中的彩色复现问题。《彩色电视中的色度学问题》概括地介绍了关于色度学方面的基本原理及其在彩色电视中的应用;解决了彩色电视色度还原的原理问题以及有关彩色电视色度与总体有关的一些问题,对我国彩色电视的研制工作具有指导意义。
1976年,中央决定修建毛主席纪念堂。王大珩在参加水晶棺制备工作中,运用丰富的光学技术知识,综合考虑了棺板间角度、软胶厚度以及力学等因素,对水晶棺进行了临界设计,并对瞻仰大厅的灯光设置及环境条件要求做了统筹安排,从而取得最佳瞻仰效果。
70年代,国际上遥感技术正在兴起,王大珩以敏锐的科学洞察力,看到这是很有发展前景的新领域。在他的带头和指导下,主持编写了全国遥感技术发展规划,并组织指导系统地开展了遥感技术试验研究工作。由他主持在长春进行了一次综合性的航空遥感试验,取得了丰富的成果。1980年,他主编出版了《长春遥感试验论文集》和《长春遥感试验典型图像分析》,为我国遥感技术的发展奠定了基础。
1958年,长春光机所在研制成功“八大件”之后,面临着光学研究为民用服务还是为军工服务的转折,王大珩基于发展国防光学高技术必须靠独立自主进行研究的认识,坚持指导开展了国防光学的研究工作。
1958年底,为探索弱光情况下进行观察的可能途径,王大珩提出增大观察望远镜入射孔径以提高观察性能的设想。根据他提出的思路,1959年光机所研制成功大倍率大口径观察望远镜,并在我国海防沿岸取得了富有成效的观察结果。此后,他根据国家发展国防工程的需要,陆续开拓了红外和微光夜视、核爆及靶场光测、高空及空间侦察摄影、空间太阳辐射模拟、激光技术以及大气传输和目标、背景辐射测试等国防光学工程技术领域。
60年代,我国原子弹爆炸试验迫在眉睫,而测试设备尚无着落,研制光测设备时间已来不及,就在这紧迫状况下,王大珩提出征用当时我国已进口的设备改装以满足核爆测试要求的紧急措施。在他指导下,经征用改装的普通高速摄影机能在不改变焦距的情况下扩大视场四倍,满足了核爆火球发光动态测试要求,取得了丰富的科学数据。
此后,光机所为靶场测试陆续研制提供了中小型电影经纬仪,激光、电视电影经纬仪,跟踪望远镜,光电瞄准仪等重要光测设备。王大珩在光学系统结构、光学玻璃、光学镀膜、光学加工、光学检验等各专业领域的广博知识和坚实的理论基础,对指导上述国防光学工程的研制并取得成功,起到重要作用。
1980年,长春光机所等研制的船用激光、红外、电视电影经纬仪及船体变形测量系统两项国防光学工程在我国向太平洋发射远程运载火箭试验中,在船体簸荡、测试环境条件十分恶劣的情况下,出色地完成了火箭再入段的跟踪测量任务,独立解决了当今世界远洋航天测量的稳定跟踪、定位、标校和抗干扰等技术难题。王大珩对测量船的光学测量布局以及船体摇摆和挠曲变形的补偿与实时修正等方面提出的有独创性的设计构思,对保证光学测量起到重要作用。
由于他在我国国防光学科研中的突出贡献,王大珩1980年获全国劳动模范称号。1985年,上述靶场光测设备以“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”获国家科学技术进步特等奖,王大珩是首席获奖者。
在发展空间技术方面,长春光机所历经十几年的努力,为国防使用单位研制成功直径为4米的大型太阳模拟器。它是我国空间技术中的一项重大的地面空间模拟试验基础设备。在工程任务研制过程中,王大珩提出的简化结构的先进技术方案,不仅使系统大为简化,而且提高了系统的整体技术水平。即使在“文化大革命”时期,王大珩仍受国防科委的委托在北京主持筹建了研制返回式卫星空间相机的工程组。在相机研制过程中,他提出的以星空相机确定地物相机的拍摄方位以及纠正摄影姿态的方案,保证了空间相机在卫星上的正常工作。
王大珩不仅从学术上精心指导了国防光学工程研究工作,而且在工程的组织实施上也时有创见。对承担大型电影经纬仪任务,他坚持研究所不能只限于搞研究、试验,提供解决关键技术的途径,而要提供高技术产品,即坚持从研究到生产产品的一杆子到底的思想。多年来,基于他的这种指导思想,使长春光机所成为提供上百台高精尖光学、高技术产品的国防光学工程基地,并为国家节省了大量的外汇支出。
王大珩在担任长春光机所所长时期,他的科学组织活动早已超越一个研究所的范围。作为全国光学界公认的学术权威和组织领导者,由他主持制订了1956年及1964年全国光学与应用光学科学规划,参与制订了全国计量科学规划以及仪器仪表行业发展规划,其中由他拟订的一些重大措施建议,对促进光学、计量和仪器仪表事业的发展具有重要作用。
王大珩一心关注着科学技术发展的脉博,以敏锐的科学预见性,在世界科技发展的关键时刻,对我国一些重大科技发展方向提出重大建议。70年代末,他和我国核物理学家王淦昌联名向聂荣臻副总理提出请求给予投资,建立相当规模的激光核聚变装置的建议,在聂副总理的支持下,终于在1986年建成我国峰值功率超过1012瓦的强脉冲激光试验装置,使我国在实验室研究核爆机理方面在世界占有一席之地。1986年3月,王大珩鉴于美国战略防御倡议(SDI)和西欧尤里卡计划等高技术计划对世界各国造成的影响,由他发起并与王淦昌、杨家墀、陈芳允等三位科学家联名向国家最高领导提出了“关于跟踪研究外国战略性高技术的建议”。这个建议很快得到中央批准,并演变发展为“863计划”。其主要目标是在选定的生物、航空、信息、自动化、新材料、能源、激光等七个高技术领域跟踪世界先进水平,缩小同发达国家的差距。这一计划的实施,使我国高技术追踪国际水平的研究不断取得累累硕果,对我国本世纪末乃至下世纪初高科技的发展,产生重要影响。
近年来,他以中国科学院技术科学部主任、学部委员、全国政协委员、中国科协副主席等身份,以他渊博的知识和丰富的科学实践经验对科技活动发挥作用和施以影响。他联合其他学部委员向国家提出的加强我国基础科学研究、发展我国高技术产业、增加科技投入以及建立中国工程科学研究院等重大建议,都对我国科技发展决策起到重大影响。
王大珩不仅活跃于国内科技组织活动,而且在国际科技舞台也充分显示了他的科学社会活动家的才能。为了使我国光学研制工作与世界接轨,他多次率团参加国际光学会议、计量学会议以及空间学术会议,并在他倡导下,在国内召开了多次国际激光会议、国际遥感会议、国际高速摄影与光子学会议等,他均担任主席。通过他的影响和努力,世界光学委员会(ICO)接纳中国光学学会为该会会员单位,并和世界上多数国家光学学术组织建立了广泛的联系,促进了学术交流活动。1986年,由于他在中国空间光学技术中的突出成就,被选为国际宇航院院士。
多年来,王大珩以渊博的学识,敏锐的洞察科技动态的能力,严谨的科学态度,带领一大批青年科技人员创建了中国的光学与应用光学研究体系,开拓了全新的光学与光电技术领域;他作为我国国防光学的先驱和主持者,开拓了许多国防光学工程新领域,解决了一个又一个光学科技难题,为我国国防工程建设作出了巨大贡献;在参与国际交流与科技竞争中,都显示出由他带头的我国光学界的科研实力。
(王永义)
参考文献
[1] 陈星旦.中国现代科学家传记.第一集,北京:科学出版社,1991,138~145
在历史的反光镜中,你看到了科学家的使命
——献给王大珩院士
郭曰方
给电子显微镜装上眼睛
给激光枪炮装上眼睛
给火箭卫星装上眼睛
给导弹飞船装上眼睛
是你 用明察秋毫 望穿九霄的目光
给中国龙的腾飞装上了慧眼金睛
为此 你荣获中国“光学之父”的称号
和“两弹一星”功勋的殊荣
然而 面对世界风云变幻
和超级强国的称霸 你高瞻远瞩
时时刻刻 都在关注着
祖国光学事业的发展 关注着
中华民族的振兴
虽然 你已经白发苍苍
步履维艰 却依然精神矍铄地
奔波在向科学进军的前沿阵地
用锐利的目光 探察着微观
和宏观世界光谱的行踪
啊 时光与年华易老
而你的追求 你的生命
却永远年轻
在你的视野里 黑暗与光明
直射与反射 高速与缓慢
停止与前进 无时无刻不在进行着
激烈较量 殊死抗争
你的理想 你的憧憬
你的热爱 你的激情
与祖国的光荣和耻辱 心心相印
与民族的欢乐与苦痛 息息相通
困难与挫折 胜利与失败
鲜花与荆棘 战争与和平
经过了 太多太多的磨难与光荣
你在历史的反光镜中
看到了一个中国科学家的
崇高职责 和神圣使命
因而 你珍惜生命的分分秒秒
给每一寸光阴 都注入了
青春的血液 和对祖国
对人民的无限忠诚
50年前 你曾经主持筹建了
我国第一个光学研究基地
此后 在光学研究领域里开拓
在光学应用的园地里耕耘
你为新中国的光学事业
曾经建立了 多少伟绩丰功
中国的第一炉光学玻璃
中国的第一台激光器
中国的第一台大型测光装置
中国的第一次火箭发射跟踪
中国的第一个光学发展规划
中国的第一个遥感科学蓝图
都凝聚着你的心血汗水
都饱含着你的智慧结晶
其实 你关注的又岂止是五彩缤纷的
光学世界 祖国高新技术发展的
每一个领域 都牵动着你的神经
著名的“863”计划 是你
与几位科学家向中央提出的建议
邓小平迅速果断的决策
给改革开放的中国 提供了
强大的科技支撑
科教兴国 和科学发展观的战略思考
正把神州 这片古老而神奇的土地
装扮得如此繁花似锦 万紫千红
是的 是的 新中国风华正茂
而你 你已经93岁高龄
但是你说 祖国年轻
你也 永远年轻
作者附注:写于刘东生院士93岁华诞之际