“科学外交家”严东生 为强子对撞机造“心脏”

2012年10月22日12:59  新闻晚报

  1950年,他毅然解除美国博士后合约,回到祖国;他为我国第一代洲际导弹穿上了“防热外衣”;寻找“上帝粒子”的对撞机,使用的就是他率队研制的闪烁晶体……

  晚报记者 俞陶然 报道

  2012年7月4日,欧洲核子研究中心向世界宣布,大型强子对撞机的CMS和ATLAS两个对撞点的实验显示,他们发现了一种新粒子,其特性与被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子一致。

  消息传来,家住上海的95岁科学家——严东生院士感到了一阵欣喜,因为CMS探测器上的钨酸铅闪烁晶体,是他带领团队研制的,正是这种奇妙的晶体,“捕捉”到了“上帝粒子”的踪迹。

  在中国科学界,严东生被誉为“出将入相”式的人物。作为“将才”,他长期从事无机材料研究,带领团队解决了我国第一代洲际导弹的防热罩材料难题,为大型粒子对撞机提供了闪烁晶体。作为“良相”,他曾担任中国科学院党组书记、常务副院长,在改革开放的第一个十年,为中国科技体制改革、建立国际合作关系做出了筚路蓝缕之功。

  如今,虽然已是95岁高龄,但严先生仍精神矍铄,思路清晰。谈到青少年教育问题时,他说,“要开展启发式教学,现在学生的课业太重,没时间自学,也没时间运动。 ”谈到院士制度时,严老指出“不要给院士很多物质奖励,被推荐为院士的科学家应该是‘被动’的。 ”

  严东生,著名材料科学家,是我国无机材料科学的奠基人之一,也是国际无机材料科学界最有影响的学术领导人之一。

  他在高温材料制备科学与机理,多元氮化物与氧化物体系的热力学与动力学研究,高性能材料设计与微观调控以及陶瓷基复合材料的研究等方面作出了开创性的工作。他同时着眼于实际问题的解决,在高性能无机材料的基础研究和应用研究方面成绩卓著。他是精细陶瓷、纳米材料科学等国家重大研究项目的首席科学家。他领导研制生产的锗酸铋(BGO)晶体和钨酸铅(PWO)晶体被欧洲核子中心选用,其质量与性能均居世界第一。

  由于这些杰出的成就,严东生当选为中国科学院院士和中国工程院院士。他还被国外多个大学和学术团体授予荣誉称号,当选为美国陶瓷学会 “杰出终生会员”、国际纯粹与应用化学学会 “衔称会员”、美国纽约科学院院士、第三世界科学院院士、亚洲各国科学院联合会主席。

  留美全A成绩获博士,受邀留校做博士后研究,是什么触动他毅然回国?

  “解放军入城睡大街”,让他感动决定返乡“科学救国”

  1946年,受燕京大学化学系主任窦维廉推荐,28岁的严东生踏上了赴美留学的征程。当时,同为燕大高材生的妻子孙璧媃也获得了推荐,双双获得奖学金,但他们已有一女,儿子则在母亲腹中。为照顾孩子和婆婆,孙璧媃放弃了留学机会,让远渡重洋的丈夫没有了后顾之忧。

  1949年春,严东生以全A成绩获得陶瓷学博士学位,并被授予四个荣誉学会的金钥匙奖,这在当时毕业生中是罕见的。毕业后,他受邀留在伊利诺伊大学做博士后研究员,继续从事陶瓷等无机材料的研究。

  然而,祖国的政治局势一直牵动着游子的心。严东生和同校的华罗庚教授、殷之文等十几名同学加入了中国科技工作者协会美国分会,每两周在华罗庚家聚会一次,谈论中国政局。“聚会上,我们看毛主席的著作,还在《华侨日报》上看到了解放军进入大城市后睡在街头的报道,都非常感动,萌生了回国参与建设的想法。 ”

  刚与学校签订博士后合约,生活待遇那么优厚,为何要解除合约回国?对于严东生的想法,很多美国朋友表示了不理解。要知道,一个处在科研“黄金期”的年轻人,一旦回到内战刚结束的中国,研究势必受到影响。但在严东生看来,他走上科学道路,就是为了“科学救国”;他赴美留学,也是为了“科学救国”;如今,新中国即将成立,他怎能不立即回到祖国的怀抱,用自己的才华实现他多年的梦想?

  1950年,在克服美国当局的刁难和拖延后,严东生终于乘船途经香港,回到祖国。当踏上天津塘沽港码头的故土时,他看到了爱妻孙璧媃和两个孩子的身影。那一瞬间,泪水夺眶而出……

  火箭发动机和导弹高速飞行入大气层后,会因大气摩擦造成损毁,怎么办?

  “两弹一星”遇难题,他为第一代洲际导弹穿“外衣”

  在百废待兴的新中国,严东生终于实现了他的人生理想,而他出众的科研智慧和战略管理才能,也在这段岁月里得到了充分释放。

  1954年底,中央组织部发出调令,任命严东生为中国科学院上海冶金陶瓷研究所的研究室主任,主持无机材料研发。“材料和能源、信息是世界经济发展的三大支柱,材料科学的发展,与国计民生息息相关。”严院士告诉记者。他研究的无机材料,是材料家族中的重要一员。 20世纪中叶,国际上对新型无机材料的研制如火如荼,严东生的回国,让国人掌握了该领域的前沿动态。

  包头白云鄂博的铁和稀土共生矿,是新中国发展重工业的资源宝库,但包头铁矿石的含氟量极高,在冶炼过程中会侵蚀耐火材料,怎么办?严东生带领团队开展科研攻关,终于解决了这个棘手问题,为包钢炼铁高炉各部位的选材提供了一整套解决方案。

  在“两弹一星”工程中,无论是火箭发动机还是导弹,都需要穿上特制的“防热外衣”,否则它们在高速飞行进入大气层时,会因与大气摩擦而损毁。严东生带领团队,发明了金属-陶瓷过渡型复合涂层,应用于多种火箭发动机上。他主持研制的耐高温烧蚀材料,使我国第一代洲际导弹完好无损地落入预定海域,试射成功。

  严先生不仅在科研中展现“将才”,屡建功勋,还参与了新中国的科技战略决策,为成为“良相”打下了基础。 1956年,周总理代表党中央提出制定《十二年科学技术发展远景规划》,“向科学进军”。参与讨论和制定《规划》的科研人员大多是德高望重的老科学家,而年仅38岁的严东生也在受邀之列。1962年,严东生参加了广州会议,参与制定我国下一个十年科技规划。

  出任中科院党组书记,如何做出业绩为中国科技起飞谋篇布局?

  与知名科学团体均建立合作关系,他获赞“科学外交家”

  1977年7月,严东生收到一封会议邀请:当年8月4日,全国科教工作座谈会将在人民大会堂举行,主持会议的是刚刚复出的小平同志。受邀者共有33人,苏步青、吴文俊、叶笃正……都是全国科技界、教育界的精英。

  他记得,在人民大会堂台湾厅,小平同志一坐下,就用浓重的四川口音对大家说:“这次召开科学和教育工作座谈会,主要是想听听大家的意见,向大家学习。外行管内行,总得要学才行。 ”此次会议一共开了9个半天,邓小平一天不落地参加了整个会议。各位专家依次发言,邓小平不时插话、提问,使得会议讨论的问题越来越深入。

  在谈到高校课程设置时,严东生对小平同志说:“物理化学等基础课,现在大学基本没有学,基础理论不够,总是这样搞是不行的。 ”在做中心发言时,严东生着重谈了科技规划制订和科研组织管理问题:“科技不仅本身可以现代化,而且要走在前面,为工业、农业和国防现代化作贡献。要搞好大协作,搞好协调分工,这是社会主义制度优越性的体现。我们物质条件比人家差,发挥制度优越性,是我们赶超的本钱。 ”发言过程中,小平同志不时提问,严东生一一做了回答。

  就是在这次座谈会上,经过与科学家、教育家的讨论,小平同志作出了恢复高考、召开全国科学大会这两项重要决定。于是,新中国的历史上有了“高考1977”。于是,全国科技工作者迎来了“科学的春天”。

  1980年,严东生当选为中科院学部委员(后改称院士)。1981年,当选为中科院副院长。1984年,他被中央任命为中科院党组书记、第一副院长。从此,这位杰出科学家的“相才”得到充分施展,为中国科技的起飞谋篇布局。

  在总结上世纪80年代为中科院做出的业绩时,严老对记者说了四个字:“改革”和“开放”。

  改革的中心议题是科技体制改革。 1984年11月,严东生代表中科院党组向胡耀邦总书记和中央书记处、国务院领导汇报了 《中国科学院科技体制改革的汇报提纲》,并获得批准。

  另一个中心议题是如何在十年浩劫后,调整中科院下属各个研究所的科研方向,赶上发达国家的步伐。为此,严东生带领团队,花两三年时间跑遍了各个省市的15个中科院化学学科研究所。他们在每个所呆一周左右时间,听所领导的汇报,与他们一起讨论,确定了各个所在新时期的主要任务。 “当时,院领导的行政任务没有现在那么忙,所以我有时间把一个个所跑下来,发挥出各个所的研究潜力。 ”

  严先生说的“开放”,则是指在上世纪80年代,中科院与所有发达国家的主要学术团体建立了合作关系,并输送了一大批科研人员去国外研究机构做访问学者。美国科学院、英国皇家学会、瑞典皇家科学院、德国马普学会……这些知名科学团体都与中科院建立了合作关系,让严东生获得了“科学外交家”的美誉。

  诺贝尔奖得主找到他,问:能不能做很大尺寸的闪烁晶体BGO?

  他85岁亲自领导科研攻关为对撞机造“心脏”寻“上帝粒子”

  尽管中科院领导的工作非常繁重,但严东生也没有放弃自己的科研。从上世纪80年代初起,他带领团队为欧洲核子研究中心(CERN)研制了大量闪烁晶体,谱写了中外科技合作的一段佳话。

  1982年,诺贝尔奖得主丁肇中教授在北京找到了严东生。当时,丁肇中在欧洲核子研究中心负责建造大型正负电子对撞机中的一个探测器——L3,他准备采用新型锗酸铋(BGO)闪烁晶体做探测器中的电磁量能器,做高能物理实验研究。什么是闪烁晶体呢?据介绍,这是一类用人工方法生长的晶体,它在高能粒子的撞击下,会把粒子的动能转变为光能,发出闪光。科学家根据仪器记录下的发光曲线,就能判定高能粒子的性质,进而发现新的粒子。

  一见面,丁肇中就问严院长:“你们能不能做闪烁晶体BGO?尺寸要很大很长。 ”严东生当即答应了下来,因为他意识到,参与这项举世瞩目的科学大工程具有重要的科学意义,而他长期领导的中科院上海硅酸盐研究所,在闪烁晶体领域已有了一定积累。

  “虽然那时上海硅酸盐所已能培育出BGO晶体,但还只是实验室里长出的小尺寸晶体样品,而丁肇中需要的是12000根大晶体,总重量超过12吨,所以我们投入研制的困难和风险是显而易见的。 ”严先生告诉记者。不过,他并没有退却,而是立即组织硅酸盐所的科研团队进行攻关,开发出一套新的生长工艺,并建立了一条生产流水线。从这条流水线上输出的“Made inChina”晶体,在与美、法、日等国的竞争中大获全胜,最终拿下了L3探测器所需要的12000根BGO晶体的供应合同。

  1994年,欧洲核子中心决定:建造大型强子对撞机(LHC),用它来寻找物质的质量之源——希格斯玻色子,探索宇宙起源的奥秘。如果外号为“上帝粒子”的希格斯玻色子真实存在,那么它会现身于CMS对撞点。想要捕捉到它的踪迹,就需要用数以万计的新型钨酸铅(PWO)闪烁晶体打造出CMS探测器的“心脏”——电磁量能器。

  由于此前的成功合作,欧洲核子研究中心又找到了严东生,并得到了肯定的答复。 2003年底,已经85岁高龄的他,仍亲自领导PWO晶体课题组进行攻关。在一次与欧洲核子中心科学家的工作会谈中,这位老人居然在不看书面材料的情况下,准确无误地说出了一连串PWO晶体的性能测试数据,引起了与会者的惊叹。有段时间,生长PWO晶体用的原料质量不稳定,严老还亲自跑到江苏昆山的原料生产厂,与工厂领导和工人师傅沟通,一起讨论提高原料质量的方案。

  2004年,预生产的350根晶体在欧洲核子中心、意大利、美国等地分别进行性能检测,结果显示,“Made inChina”晶体的发光量比俄罗斯提供的高20%-40%,综合性能更佳。 2008年3月,上海硅酸盐研究所向欧洲核子中心成功交付了约5000根高质量的大尺寸PWO闪烁晶体,并被该中心授予晶体奖和工业成就奖。此时,作为项目主持人的严东生已是90岁高龄。

  今年7月4日,欧洲核子中心宣布,大型强子对撞机的CMS实验显示,科学家发现了一种非常“像”希格斯玻色子的新粒子,其可信度高达99.99994%。得知这个消息后,严东生的女儿严燕来教授第一时间告诉了父亲。那时,严先生的太太——也已95岁高龄的孙璧媃教授就在他的身旁。这个其乐融融的“科学之家”,分享到了只有科学家才能体验到的莫大快乐。

  成功解码

  母亲对我的人生影响最大,她的坚韧好强成为我们兄妹六人读书向上的动力

  走进严先生的家,记者便感受到了一股浓郁的文化气息。墙上的书画作品,橱柜里的青瓷器皿,还有那些绿意盎然的盆栽,正所谓“室雅何须大”。“你们已采访了几位老科学家? ”严先生一开口,就让记者吃了一惊。这是一位95岁老人的话音吗?标准的普通话,语速和年轻人一样,没有半点老态。在他的讲述下,记者走进了严院士的人生世界。

  1918年2月10日,严东生出生在上海。他的父亲毕业于国立北洋大学土木工程系,长期担任京汉铁路局工程师。 “我父亲是个非常勤奋的人,也很清廉。 ”可惜的是,46岁时,他因染上伤寒而英年早逝,那一年,严东生才6岁。

  失去父亲后,严东生和他的姊妹、弟弟六人全靠母亲一人抚养。 “对我人生影响最大的亲人,就是我的母亲。她身体不好,却非常坚韧、好强,这种性格深深感染着我,成为我们兄妹六人读书向上的动力。 ”严东生深情地说道。

  严先生的母亲朱渊毕业于杭州女子师范学院,是一位知识女性。她身体不好,气管容易破裂,经常咳血。一个病弱女子,要把六个孩子拉扯大,其艰辛可想而知。好在严家和朱家都是有经济实力的家族,在亲戚们的资助下,在严母的悉心教育和人格影响下,严家六个子女都学有所成:大姐严毕业于燕京大学,大弟严东生是两院院士,二弟严机曾任长春汽车厂研究所总工程师,三弟严棠曾任广东中山医学院附属第二医院的院长,四弟严棣是美国密歇根州立大学数学系的终生教授,小妹严杜是北京大学教授。

  一个家庭出了这么多人才,可见严母养育有方,操持之勤。

  在清华大一不分系,通识教育拓宽了知识面,现在很难想象,那么多大师级人物会为本科生上课

  除了母亲和家族“后援团”,严先生还把他的成才归功于中学和大学教育。

  从11岁到17岁,他在北京崇德中学住读,这是一所英国教会学校,从那里走出了杨振宁、邓稼先、梁思成等诸多名人。该校的英语、世界历史、地理等课程皆由英国人教授,这种语言环境使严东生在高中时已能通读英文名著,并用英语写长篇文章。 “我的英语和母语说得一样流利,就是那时打下的基础。 ”

  崇尚运动,也是崇德中学的一大特色。每天晚自修结束后,严东生都会来到足球场跑步,跑完后就到锅炉房冲个澡,回宿舍睡觉。 “坚持体育锻炼对一个人的成长和健康很重要,从那时至今,我一直保持着每天运动的习惯。 ”多年以后,即便在工作繁重的中科院领导岗位上,严东生也会每周打两次网球。而今,年过九旬的他每天坚持外出散步,或在跑步机上进行慢跑。

  中学毕业后,严东生的大伯希望他报考税务学校,今后可以捧个“金饭碗”,但严东生的第一志愿却填了清华大学化学系,因为民族的苦难和落后,已在他的心中刻下了“科学救国”的理想。而化学,是他最喜欢的学科。

  “我是1935年进的清华。 ”严先生回忆道,“我们班上有不少后来很有名的学生,如获得国家最高科技奖的叶笃正院士、中国外交部原副部长章文晋、著名美籍华人工程师施铨元。”在这样一个群英荟萃的环境里,严东生接受了一流的高等教育。吴有训、萨本栋教普通物理,张子高教普通化学,雷海宗教中国通史,萧蘧教经济学,叶公超教高等英语……“如今恐怕很难想象,有这么多大师级人物会为本科生上课。”严东生说,“那时大一不分系,我们接受的是通识教育,拓宽了知识面。 ”

  1937年,抗日战争全面爆发后,严东生转入了有美国背景、不受日军控制的燕京大学。在崇尚自由学风的燕大校园,严东生以优异成绩获得硕士学位,并与同班同学孙璧媃坠入爱河,成为了一生的伴侣。

  (原标题:“科学外交家”严东生 为强子对撞机造“心脏”)

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