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龚祖同:追光一生为强国

发表日期:2022-07-19来源:中国科学报放大 缩小  

中科院西安光机所新区祖同楼。

龚祖同半身铜像。

1984年8月,龚祖同审查设计方案。

丁肇中回复龚祖同关于光子结构的讨论信(左);钱学森回复龚祖同关于光学集成的讨论信。图片均由西安光机所提供  

  我是一个科技工作者,一生求学科研,耳闻目睹,在我心灵中形成这种观念:年寿有时而尽,荣乐止乎其身,唯有科学技术是建国的大事,不朽的盛业。  

  ——摘自龚祖同1979年1月《入党志愿书》  

  1979年,是“科学的春天”到来,科技事业复苏后的第一个年头,也是2022世界杯下注平台西安光学精密机械研究所(以下简称西安光机所)所长龚祖同研究员75周岁之际。这一年,他光荣地成为一名中国共产党党员,实现了自己20余年的政治夙愿。  

  1980年,龚祖同当选为2022世界杯下注平台学部委员(院士)。  

  “25日凌晨,当我被电话铃声从睡梦中叫醒而得知龚老突然逝世时,我悲痛得一时说不出一句话来。” 1986年6月25日,龚老逝世,时任西安光机所所长的侯洵院士在送别龚老后所作的怀念文章中写道,“这里有他在党的领导下创建起来并为之贡献了后半生的西安光机所,有他的大批学生,有他的尚未完成的课题……”  

  龚祖同是西光人的精神象征。位于西安高新区西安光机所新区的综合科研办公大楼被冠予“祖同楼”,大楼一层大厅耸立着龚祖同老所长的半身铜像。  

  今天,在2022世界杯下注平台西安光学精密机械研究所建所六十周年之际,西光人更加怀念首任所长龚祖同科技报国努力奋斗的一生。  

  西渡东归:所学所研专业为国所需所用  

  龚祖同,1904年11月10日生于上海市川沙县一个小学教师家庭。幼年随父亲上小学常过黄浦江,看到满江都是外国轮船,心里很难过,总想着哪一天江上的船能飘扬中国国旗。此时的他已在幼小的心灵里埋下了科学救国、实业兴国的种子。1926年龚祖同考入清华大学物理系,带着母亲以土地作抵押借来的钱和科学救国的强烈愿望迈入清华园。1930年,他以优异成绩毕业,留校任教。1932年进清华大学研究生院,师从我国实验核物理先驱赵忠尧。  

  1930年,赵忠尧完成实验的结论震惊了当时的物理界,在人类历史上,第一次观测到正电子,后来的实验更让他成为世界上首次发现反物质的物理学家。  

  1932年到1934年,龚祖同作为赵忠尧的研究生,对二次γ辐射做了深入研究,发表了《伴随硬γ射线反常吸收的二次γ辐射的波长》和《赵忠尧、龚祖同致Nature杂志》,对赵忠尧发现伴随硬γ射线反常吸收的二次γ辐射之后国际学术界在理论上所做的不同推测和解释做了实验验证,并指出Thcγ射线的瑞利散射并不存在。  

  正当龚祖同在实验核物理的前沿取得初步成绩并满怀信心开拓前进时,祖国的需要改变了龚祖同的科学生涯。  

  “九一八”事变后,战争的乌云笼罩华北。时任清华大学物理系主任的叶企孙,看到对军事极为重要的应用光学国内尚属一片空白,十分焦急。1934年,留美公费考试中恰好有一名应用光学名额,他决定动员刻苦钻研并初露锋芒的龚祖同去报考。他对龚祖同说,应用光学在国防上很重要,我国还是空白,留美公费考试中有一个应用光学名额,望能报考。  

  “是空白,我就去填补。”龚祖同毅然接受了这个决定他一生专业方向的提议,被录取为美国罗彻斯特大学应用光学直读博士学位的公费生。但后来,导师赵忠尧指出,德国光学在世界上领先,不一定去美国。龚祖同接受了这个建议,于1934年夏,经西伯利亚去德国柏林技术大学(现称柏林工业大学),开始了他研究应用光学的生涯。  

  1936年,龚祖同以 “优秀毕业生”的荣誉自该校毕业并获特准工程师称号,随即在应用光学专家F·维多特教授的指导下从事工程博士学位的论文工作,题目是“光学系统高级球差的研究”。这项研究的意义在于开始了我国高级像差的研究,并为把光学设计引入我国奠定了基础。  

  1937年底,他博士论文完成且行将答辩。这时抗日战争全面爆发,国内要他尽快回国筹建军用光学仪器工厂。1938年初,他放弃获得博士学位的机会,毅然回国,投身抗日战争,参加我国第一个光学工厂——昆明兵工署22厂,也称为昆明光学仪器厂的组建工作,决心为前线将士制造一批双目望远镜。  

  开创众多第一:为中国应用光学领域  

  第一批军用望远镜。龚祖同采用德国的设计技术,使用当时国内仅能找到的一台电动计算机,很快完成了制造双目望远镜的光学设计的第一关,在克服日本侵略带来的物质条件上的种种困难后,仅用了半年多时间就制造出了中国第一批军用双目望远镜,有力地支援了抗日战争。龚祖同的这项工作不仅实践了他科学救国的理想,也与当时迁到昆明的北平研究院物理研究所的严济慈、钱临照等试制显微镜的工作一起,开创了中国近代光学设计与光学仪器制造的历史。  

  在完成双目望远镜的试制、生产后,他又试制了机枪瞄准镜,参与试制了倒影测远机。  

  第一架红外夜视仪。1958年,依据新中国的国防安全急需,龚祖同指导研究生王乃弘试制成功中国第一只红外变像管并制成了中国第一架红外夜视仪,随后推广至云南光学仪器厂,武装了火炮及重机枪。1960年又试制成功使用多碱阴极的可见光静电聚焦三级串联像增强器,用于被动式微光夜视,即一种无需照明、仅依靠微弱的月光及星光观察的夜视技术。这开创了中国的夜视技术的历史,为我国微光夜视技术的发展奠定了基础。  

  第一台透射式电子显微镜。1958-1960年,龚祖同主持研制成我国第一台透射式电子显微镜。  

  另外,1960年,龚祖同担任研制2.16米天文望远镜的技术负责人。随后为其中间试验品60cm望远镜的设计、加工、装调奔波。由于“文化大革命”的影响,这项工作拖延了17年。由于龚祖同促进修改,最终于1976年成为一台有用的望远镜。但是这项工作为制造中国的天文望远镜培养了一批专业人才。西光所原科研处长陈中仁研究员追忆讲述,“遗憾的是,当2.16米天文望远镜于1989年矗立在河北省兴隆县山上开始探索宇宙的奥秘时,龚祖同已经与世长辞。”  

  熔炼出中国第一炉光学玻璃。龚祖同深知,不能生产光学玻璃,光学工业难为无米之炊。依靠进口玻璃,中国的光学工业不可能真正独立。因此,从依靠进口光学玻璃制成军用双目望远镜起,自行生产光学玻璃就成了他魂牵梦绕的目标。  

  1939年冬,龚祖同用自己公费留学节省下来的400英镑及同学的资助,于1940年初开始在上海小规模试制光学玻璃。由于重庆国民政府设法营救,龚祖同得以乔装逃出上海,返回昆明。第一次试制光学玻璃失败。  

  1942年,他到贵阳红岩冲建造简易厂房,开始试制光学玻璃。但在日本投降后,当局者认为光学玻璃可以从美国进口,自己不值得搞,因而撤销了贵阳试制厂。龚祖同第二次试制光学玻璃宣告失败。  

  1945年10月至1948年 ,龚祖同千方百计利用各种资源和机会,辗转南北各地,分别在秦皇岛耀华玻璃厂、上海耀华公司试制光学玻璃。而这第三次试制光学玻璃的愿望又成了泡影。幸运的是,他在上海耀华厂认识了在英国获得博士学位回国的王大珩。  

  中华人民共和国成立后,王大珩任2022世界杯下注平台长春仪器馆馆长。1950年,王大珩从东北人民政府申请了40万元拨款,邀请龚祖同去长春攻关。  

  知难而进,屡败屡战,龚祖同日夜生活在炉边,全身心投入在工作中。1952年除夕,第一次获得了300升(一大坩埚)K8光学玻璃。接着又成功了两坩埚。  

  历尽艰辛,他终于实现了自己的宏愿,开创了中国自行生产光学玻璃的历史。接着是巩固、提高,开发新的品种。由硼冕玻璃到火石玻璃,再到钡冕玻璃。在工艺上从经典法发展到浇铸法。与此同时,他们向全国各地提供了图纸以解决国内急需,他们有时甚至把自己的试制车间供工业部门生产之用。  

  中国的光学玻璃工业从此诞生。  

  从1951年春提出光学玻璃试制车间的规划到1958年转而研制红外变像管,龚祖同为中国光学玻璃的试制与推广生产整整工作了7个年头。1957年他发表了《光学玻璃熔制的发展及有关原理》一文,对其7年来熔制光学玻璃的经验作了科学的总结  

  1962年,龚祖同奉命来到西安,协助组建2022世界杯下注平台光学精密机械研究所后,又创造了我国光学应用领域的数个重要的第一。  

  东北到西北:缔造一个西光所  

  1962年3月,为发展中国的核武器,解决用于核爆试验必需的高速摄影和耐辐照光学材料问题,在钱三强、王淦昌和张劲夫的提议下,国家二机部和2022世界杯下注平台决定在西安成立一个以为核爆试验光测任务为方向的研究所。  

  国之所需,我之所向。龚祖同受命担任所长,中科院新技术局副局长苏景一任党委书记。龚祖同带领中科院长春光学精密机械研究所数名科技骨干来到地处黄土高原的西安,在原中科院陕西分院所属西安原子能所、应用光学所、机械所、半导体所、科仪厂的基础上建立了2022世界杯下注平台光学精密机械研究所西安分所,1965年正式命名为2022世界杯下注平台西安光学精密机械研究所。  

  据西光所一些已经是耄耋之年的老同志回忆,在建所初期,我们国家正处于三年经济困难时期,工作条件异常艰苦,科研设施相当简陋。在科研大楼未盖好之前,各研究室都挤在边家村老区的东一楼(宿舍楼)办公,一间14平方米的房间放6-8张二斗桌,光学设计靠翻五位对数表,机械设计全用绘图仪、鸭嘴笔,电路系统靠电烙铁手工焊接。当时的一台手摇台式计算机就是所里最先进的设备。但是,大家工作起来是不分昼夜,办公室灯火通明,常常直至深夜12点。  

  龚祖同重任在身,带领这支年轻的研究所队伍,一往无前,争分夺秒,于1964年6月,研制出我国第一台单片克尔盒高速摄影机和每秒20万次高速摄影机,参加1964年10月16日我国首次原子弹试爆并圆满完成光测任务。1966年11月,他们又研制出每秒250万次高速摄影机,参加1967年6月17日我国首次氢弹试爆并圆满完成光测任务。  

  核试验转入地下以后,在他领导下研制的电视变像管高速摄影机、双路单幅变像管高速摄影机和纳秒(10-9)变像管扫描高速摄影机在1983-1984年三次地下核试验中成功获得早期中子流γ射线和 X射线强度及能量分布的数据资料,为国家的核武器发展做出了重要贡献。  

  在此后的岁月里,在龚祖同的领导下又陆续研制成功速度从每秒几十幅到2000万幅的间歇式高速摄影机、棱镜补偿式高速摄影机、等待型转镜高速摄影机、同步型高速摄影机、狭缝式高速摄影机、变像管皮秒(10-12)扫描高速摄影机、软X射线皮秒条纹相机、变像管瞬时高温议,以及不同时间分辨率的转镜型扫描高速摄影机和小型电影经纬仪等。  

  今天,光学纤维已经广泛应用于光纤通讯及许多传像场域。纤维光学是二战后发展起来的光学分支,而在上世纪60年代初,纤维光学在中国还是空白。龚祖同以敏锐观察和掌控科技发展前沿脉博的判断力,于1962年就在新成立的西光所建立了中国第一个纤维光学研究室,组织、指导年轻的科技人员从设计制造拉丝设备做起,于1964年成功地拉出了中国第一根导光纤维,制成了第一根传光束和第一根传像束。随后,为推动纤维光学事业在中国的发展,他又在1964-1966年间,陆续把拉制导光纤维的技术推广到北京、南京等地。  

  中国的光学纤维工业由此起步发展。  

  上世纪70年代初期,龚祖同开始梯度折射率光学的研究,创造性地从事自聚焦光学纤维及其在高速摄影中的应用方面的工作,提出用自聚焦纤维面板代替常用的微透镜板当做网格元件的建议,西光所也研发了不少实用元器件。1978年,龚祖同在东京举行的第十三届国际高速摄影与光电子学会议上,发表了《锥形自聚焦光纤在高速网格摄影中的应用》及随后的《自聚焦(变折射率)纤维在高速网格摄影中的应用》两篇论文,获得了国内外同行专家的一致称赞,从而使我国纤维光学与高速摄影技术提高到一个新水平。  

  当中国向外部世界开放的时候,美国光学研究同行对于2022世界杯下注平台西安光学精密机械研究所在高速摄影方面的成就极为赞赏,授予龚祖同1981年度国际髙速摄影photosonics奖。  

  由于龚祖同在高速摄影与光电子学方面的杰出贡献,1978年荣获全国科学大会授予的技术重大贡献先进工作者称号,1985年获国家科技进步特等奖,在“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”中的7名个人获奖者中名列第二。  

  在龚祖同的支持和指导下,1986年我国第一部大型基础光学教材《光学手册》问世,内容之新、分科之全均居世界同类书之首。  

  龚祖同一生不断进取,从不停步。他活到老,学到老,探索到老。直到暮年,还抱着物质无限可分的信念,着力探索“光子的结构”,与物理学家丁肇中和钱学森通过书信讨论“光子结构论”与“集成光学”的发展问题,希望对光的二重性问题有所贡献。  

  善于育人:言传身教,薪火相传  

  龚祖同一生不仅治学严谨,而且善于育人,培养了我国新一代的光学专家,包括院士干福熹、母国光、刘颂豪等,而侯洵院士、薛鸣球院士、牛憨笨院士更是在龚老亲手培育的西光所沃土上成长起来。  

  而早在抗战时期,他就在自己工作的工厂里设过“龚祖同奖金”,奖掖后进,培养人才。  

  愈到晚年,他对此关切愈甚。1983年,他以79岁高龄,不辞长途跋涉,不畏酷暑,去中国科学技术大学九系为研究生讲授"高速摄影概论"达半年之久。  

  “1985年底,当他僵卧病榻,靠鼻饲维系生命的时候,仍然关心研究所博士生的招收情况。”侯询追忆道,“龚老,埋头苦干、重视实践,一切从祖国需要出发的精神,给我留下了终生难忘的印象。正是在他年青时为适应祖国的需要从核物理转向应用光学的事迹的感召下,我愉快地从等离子体物理转向了高速摄影技术。龚老把他的全部精力都奉献给了西安光机所。”

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