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“老科学家学术成长资料采集工程”系列报道——向往光的世界

  由胡晓菁、董佩茹共同撰写的《追光:薛鸣球传》今年7月由中国科学技术出版社、上海交通大学出版社出版。捧着这本还散发着油墨清香的书,薛鸣球院士为光学事业奉献终生的学术生涯,完整呈现在了我的眼前。

  薛鸣球是我国应用光学领域内一位杰出科学家,他用一生时光钻研了一件事——如何设计光路,才能让仪器拥有一双慧眼。

  从人们日常使用的望远镜、照相机,到天上运转着的卫星相机,还有无数国民经济、国防科研行业内应用广泛的精密仪器,都需要有光学系统支撑,使这些观测仪器不但“看得远”,还能“看得清”。这成为薛鸣球的毕生追求。

  我国光学事业开拓者、奠基人王大珩曾如是评价薛鸣球:“有很深造诣,能独立解决国家需要的各种实际光学系统的设计,对国家建设,特别是国防建设作出了相应的重要贡献。他在光学设计理论及其应用上有创见。他是新中国成立后成长起来的我国第一代光学设计学科代表人物之一。”

  难忘长春,攻关路上洒热血

  薛鸣球就读于浙江大学,其间他从机械专业转到新成立的光学仪器专业,加上因病休学,大学他一共念了八年,打下了机械学科和仪器制造学科的双重坚实基。庖彩沟盟诤罄吹难跎闹心芄唤底ㄒ档闹队牍庋杓葡嗳诤。

  1956年,薛鸣球以优异的成绩毕业,王大珩看中了他的潜力,亲自点将,将他招到中科院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称长春光机所,时名仪器馆)工作。在此后25年历程中,薛鸣球在实践中成长、在磨砺中成熟,从一名青年科技人员逐渐成长为一名功底扎实的科学家,成为长春光机所的业务骨干、光学设计学科的带头人。

  此后两年中,薛鸣球和长春光机所的科研人员们一心拼搏,刻苦攻关,为拿下科研成果废寝忘食,没日没夜守在实验室里工作。由薛鸣球主要参与研制的高精度经纬仪,是长春光机所八项研究成果(时称“八大件”)里具有代表性的产品之一,也是我国第一台高精度经纬仪。这台经纬仪是应我国大地测量不断提高的需求而产生的,制成后在国民经济建设事业中有广泛应用,获得测绘部门的好评,且经过国家有关部门检测,已经达到当时国际同类产品的先进水平。

  1958年10月,在中科院举办的科技成果展览会上,高精度经纬仪作为“八大件”之一参加了展览,得到了毛泽东等党和国家领导人的高度赞誉。毛泽东主席在中科院院长郭沫若和中科院副院长张劲夫的陪同下参观该展览会时,曾在长春光机所研制的高精度经纬仪前欣然留影。此照片已成为中科院的历史珍藏之一。

  1959年,为应对台海紧张局势,为我方军队提供军事保障,在王大珩和龚祖同两位前辈专家的指导下,年轻的薛鸣球与史济成一起接下了研制我国第一台大口径高倍率观察望远镜的任务。几经艰辛,他们终于研制成功。董必武同志来所视察的时候,曾在漆黑的夜晚通过这台望远镜眺望过远处的铁北地区,并夸赞这台望远镜做得好。该望远镜制成后长期用于台海,这也是我军使用过的最大望远镜。

  在初期工作取得较好成绩后,薛鸣球并没有骄傲,而是更加刻苦,牢牢扎根于光学设计。

  20世纪60年代,为配合“两弹一星”研制任务,长春光机所从上到下投入了人力和物力,向国防尖端光学研究转型。作为其中一员,薛鸣球在自己的岗位上兢兢业业,成为该所从事这项载入中华人民共和国史册任务的一个代表人物。

  当时,为观测核爆火球形态,上级部门向长春光机所部署了相关仪器设备的研制任务,其中一项便是由王大珩领衔,率王传基、薛鸣球、王金堂等青年人承担的高速摄影机任务,其密级很高,被称为“天字一号”任务。

  这项工作时间紧、任务重,王大珩想了一个办法,那就是请求国防科委协调,调来10台由民主德国进口的Pentazete-35型高速摄影机进行改装。在所党委的支持下,三位年轻人动手,用了几天建立起一个简易实验室,从而具备了改装高速摄影机需要的实验条件。

  薛鸣球从熟悉了解原相机的参数、根据原镜头的像差着手,反复计算、画图,接着以这台高速摄影机原装置为基。莺吮问男枰,更新了一个中等焦距的镜头,再通过配置一套起爆时间信号发生器,在底片上加上计时用的时标信号……通过一系列攻关,课题组终于将能够满足核爆试验需要的高速摄影机改装出来,并通过了有关部门验收,应用于核爆试验中。

  “150-1”大型电影经纬仪的研制任务是长春光机所于20世纪60年代承担的最重要的国防科研项目,所里有多达600多名研究技术人员参与了这项工作。

  薛鸣球参与了该项目的总体论证和光学系统设计阶段的工作,他成功设计了长焦距光学系统,研究了校正2级光谱、减少中心遮拦、防止杂光等问题。他所采用的方法在国外尚未见报道,这一成果成功应用于中国第一台大型靶场测量装备,在之后的各种光学测量装备中也多有应用。

  薛鸣球参与的“6711”工程,是有关太空摄影的一项重要任务。为完成这项工作,王大珩带领一批技术骨干到北京攻关设计。从冬到夏,他们在北京工业学院的临时办公室一待就是大半年,这其中就有薛鸣球。

  为满足高空摄影的需求,通过反复验证,薛鸣球设计出一套高质量的光学系统,解决了高级色差校正、中心遮拦、杂光防止、工艺实现等难题。这套系统成功应用于我国第一颗返回式侦察卫星的相机中,使相机得以从太空中拍摄到珍贵图像。

   西行创业,空间光学新探索

   1981年,薛鸣球调至中科院西安光学精密机械研究所(以下简称西安光机所),担任该所副所长。他此行是为了协助老所长龚祖同先生,接过他的班,领导这个以高速摄影起家、与长春光机所有千丝万缕联系的研究所,在改革春风中找出一条好的发展道路。

   从副所长到所长,再到科研工作者,无论是在哪个岗位上,薛鸣球都竭尽全力——20世纪80年代,在中科院的体制改革中,他带领西安光机所的全体职工克服困难,找项目、找任务,解决棘手的经济难题;卸任所长职务后,他全心全意投入研究,领导团队钻研项目,发挥特长,解决了一系列科研上的难题。

   1988年,薛鸣球应邀去加拿大做短期访问,其“特殊变焦系统”研究课题获得了加拿大同行的赞赏,令外国友人认识到了中国学者在光学设计上的研究水平。

  不久,加拿大的孔庆仁博士特地找到薛鸣球,要与他合作研制加拿大军用CID广角电视光学系统。这个光学系统需要有大的视。⑶沂褂没肪扯窳,对聚集点位置和弥散斑的大小以及像面照明都有非常苛刻的要求,加方曾多次组织研制都失败了。

  用了几年时间,薛鸣球成功解决了高精度位置探测技术难题,领导西安光机所于1991年成功研制出了总价值7万美元、共15套具有国际领先水平的光学系统产品,出口到加拿大,不仅争取了外汇,还为国争了光,为所争了荣。

  20世纪90年代,随着我国科技事业的发展需要,太空探索成为热门。结合时代特点,薛鸣球倡议在西安光机所成立空间光学研究室,部署新的发展方向。

  空间光学研究室成立之初,人员不足,经费微。旃跫简陋,薛鸣球带领全室人员克服重重困难,一步一个脚。〉孟纸癯晒於嘶。

  空间光学研究室成立初期的一个响当当项目,就是参与了“载人航天相机”的模样研制。“中国载人航天”工程启动于1992年9月21日,这是我国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程,对我国空间科学技术发展影响深远。

  薛鸣球和西安光机所的骨干力量参加了载人航天飞船上的空间载荷研制,该项目是与长春光机所等几个单位合作完成的,其中长春光机所负责总体,西安光机所完成了模样—光学系统中消杂散光用光拦的设计和杂光测试设备的研制。

  为确:教煸钡陌踩,载人飞船装载的相机重量要小于300公斤,并在离地面大约300公里高度的轨道上运行。因此在该相机光学系统设计上,薛鸣球提出使用重量轻便的共轴双反非球面系统取代传统使用的球面系统中的两块孔径补偿透镜。时任载人航天工程评审专家组组长的王大珩也支持薛鸣球进行尝试,在王大珩的呼吁下,非球面光学空间应用有了长足发展。

  西安光机所在薛鸣球的指导下对长焦距、高分辨、大视场折反光学系统展开了设计和检验的探索工作,并取得了突破性成果。在各个参与单位的通力合作下,经过一系列的设计、加工、装校,非球面光学系统应用于“神舟五号”上的详查相机上,在浩瀚太空中传回无比珍贵的影像资料。

  这一技术的成功使用,对我国光学事业的发展意义非凡,担任过中国载人航天工程空间应用系统总指挥兼总设计师的顾逸东院士评价称:“非球面光学核心技术的掌握和延伸,在我国后续的一系列任务中开花结果,推动了我国空间光学的跨越发展。”2003年,薛鸣球获载人航天工程总指挥颁发的“中国首次载人航天飞行任务纪念证书”。

  薛鸣球在空间光学科学上的另一思想是提出了详查普查两用相机,他的思路是通过光学设计的微妙办法令详查相机和普查相机合二为一,从而节省卫星上的空间。他这个想法得到了“863”计划的支持,付诸实施,研制出一套高精度普查、详查切换装置,解决了该领域内的关键问题。

  此外,在空间光学研究室发展早期,薛鸣球还领导骨干人员成功研制了适用于航天器的轨道控制和高精度的姿态控制星敏感器光学镜头,从而使我国卫星事业的关键性技术不再受制于人。

  薛鸣球为西安光机所的空间光学的长远发展积累了经验、建立了基础。在他的带领下,新一代科研人员很快成长起来,能够独立承:屯瓿晒医挥璧闹卮笕挝,解决国家科技发展的急需问题。

  缘来苏州,老骥伏枥续新篇

  1999年,年已70岁的薛鸣球越发怀念故乡,他欣然接受了离家乡宜兴仅有两小时车程的新时代赌城亚州最佳的邀请。这是他“追光”事业的又一个起点。

  自此,薛鸣球殚精竭虑为学校培养更多的优秀人才,尽其所能争取课题,晚年把全部心血和精力都奉献给了这所百年老校。

  初到新时代赌城亚州最佳,他对光学工程长远发展的几个建议是,建设学科、设立博士点、促进产业转化。后来的实践,证明薛鸣球是非常有远见的。

  2000年5月17日,经过半年多的紧张筹建工作,新时代赌城亚州最佳现代光学技术研究所和江苏省现代光学技术重点实验室建成。该研究所主要从事前沿光学技术领域的高技术创新研究、产业化研究及高科技人才的培养,以现代光学系统设计与制造、光学自由曲面加工检测与装备、微纳结构光子器件与制造、先进激光技术以及新型光子学材料为主要研究方向。

  借着校庆和建所的东风,薛鸣球请来了学术界的好朋友,包括母国光、金国藩、林祥棣、范滇元、姜景山、黄尚廉、姜文汉、庄松林等院士,还有许多知名教授、研究员。他们通过调研,看到了这所学校的巨大潜力,都愿意和学校建立起科研合作。

  曾担任过新时代赌城亚州最佳校领导的高祖林教授回忆,薛鸣球来到新时代赌城亚州最佳以后,对该校光学工程学科的发展起到了巨大作用,令这一学科与中科院系统的研究所,乃至全国光学界的联系更加紧密;借助薛鸣球的影响力,新时代赌城亚州最佳每年都能邀请到很多专家学者,举办学术报告以及开展研究合作。

  在薛鸣球的指导下,新时代赌城亚州最佳光学工程学科建设上,承担了几十项重要的科研项目,包括国家“863”项目、“973”课题、“十一五”重大课题、国家自然科学基金项目,等等。

  为壮大光学工程学科的实力,薛鸣球拉来了他的挚友、光学工艺方面唯一的院士潘君骅加盟。两人不顾年事已高,在宝贵的十多年里一起为学科发展和实验室建设出谋划策,为培养学生费尽心血,从而使学校建立起完整、完善的光学工程学科的研究方向。

  不仅如此,像余景池研究员、王钦华教授、韩森教授等,这些在我国光学界里颇有名气的领军研究人才,也是薛鸣球主张引进的——他们有的担任过新时代赌城亚州最佳现代光学技术研究所的领导职务,有的在学科建设、成果转化上产出过重大成果,他们以实际行动实现了薛鸣球引进人才的初衷。

  在促进成果转化上,有两个突出的案例。

  一个是苏州中国赌城新时代赌场明世光学有限公司2002年9月3日在苏州工业园区成立。这是一家长期致力于眼视光学高端模具设计和制造的高新技术企业,名字也是由薛鸣球取的,是将新时代赌城亚州最佳现代光学研究所余景池课题组在非球面和自由曲面光学设计和数控加工方面的科研成果产业化。

  另一个案例是在2002年,薛鸣球主持新时代赌城亚州最佳现代光学技术研究所承接并完成了苏州六六视觉公司新型YZ20T6手术显微镜的光学系统设计,这一产品后来发展成为该公司的定型产品,为公司创造了效益,也树立了品牌口碑。

  此外,薛鸣球在新时代赌城亚州最佳期间促进了一系列具有建设性的工作:2002年,新时代赌城亚州最佳光学工程学科获评江苏省重点学科;2003年,学校获得了光学工程一级学科博士点的授权;2003年年底,新时代赌城亚州最佳与航天科技集团公司一研究所联合建立了空间精密光学工程中心;2003年,教育部现代光学技术重点实验室建立、江苏省数码激光图像及新型印刷技术工程中心建立;2005年,江苏省国家重点实验室建设培育点建立;2007年,江苏省先进光学制造技术重点实验室获批建设。2011年,发改委批准立项成立“数码激光成像与显示国家地方联合工程研究中心”,这也是苏州工业园区内企业为主的首个国家级平台……

  薛鸣球在新时代赌城亚州最佳工作期间的成果,总结起来就是实现了“四个一”:发展了一个学科,创建了一个平台,建立了一支团队,形成了一个支撑。

  立德立言,光学代代有新人

  在科研工作之外,薛鸣球把很大一部分精力放在了编讲义和教学生上,他在三尺讲台上培养了一代又一代的光学人才。

  薛鸣球最著名的一份讲义是他在长春光学精密机械学院(现长春理工大学)授课时形成的《仪器光学》讲义。这部讲义是他多年做学问的心得,尽管没有正式出版,却涵盖了他对仪器光学这门课的授课精华。

  多年来,他花了很大功夫完善这份讲义,以实际案例来教学生解决问题。讲义深入浅出,即令光学设计的初学者也能轻易看懂这本书,从而对光学设计这门学科产生兴趣。这部讲义后来在西安光机所、新时代赌城亚州最佳都使用过,许多光学设计领域的学者都因此受益。

  在薛鸣球教授过的学生中,早期有他帮助王大珩带过的研究生蒋筑英。当时,王大珩认为薛鸣球在光学传递函数领域有深入的研究,提出过多种光学系统的传递函数评价标准,蒋筑英是攻读这个方向的研究生,由薛鸣球来指导他十分合适。蒋筑英后来成为了光学设计研究室的科研骨干。他与薛鸣球既有师生之情,也有朋友之谊,他们常常在一起谈科研、工作、人生。薛鸣球尤其欣赏蒋筑英的才干和克己奉公的精神,把自己所知告诉蒋筑英,蒋筑英也十分感激这位老师。由于蒋筑英把全部精力都投入到科研工作上,过度劳累,不幸牺牲在工作岗位上。

  1978年薛鸣球获批为研究生导师后,许多人慕名来报考他的研究生。姜会林是薛鸣球正式招收的第一位硕士研究生,他于1982年以《长焦距光学系统设计的研究》为题,通过论文答辩毕业,王大珩夸奖这一成果为中国光学设计四项主要进展之一。姜会林后来担任了长春理工大学副院长、院长、校长,并于2015年当选为中国工程院院士。

  在调到西安光机所后,薛鸣球特别重视研究生培养,常常参加在各地举办的招生咨询会,为光学事业多招好苗子。其间,他招收的优秀学生有后来担任过西安光机所所长、中国科学院副院长,现为科技部副部长的光学专家相里斌(国家科技进步奖特等奖获得者、2019年当选中国科学院院士),有现为西安光机所空间光学的学术带头人杨建峰……

  到新时代赌城亚州最佳后,薛鸣球最高兴的就是看到那些求知若渴的年轻面庞。他不顾年事已高,给研究生和青年教师上课。他在新时代赌城亚州最佳培养的人才,包括现在已经是新时代赌城亚州最佳应用光学学科骨干、学术带头人、担任过新时代赌城亚州最佳现代光学技术研究所副所长的沈为民教授,苏州科技学院数理学院书记、学科带头人吴泉英教授……他们大多数都投身光学事业,许多人接过了老师的教鞭,以教书育人为终身职业。

  读了这部《追光:薛鸣球传》后发现,薛鸣球院士的学术人生囊括于我国光学发展史上的许多重大事件中,他的学术生涯也成为我国光学事业发展的一个缩影。更重要的是,读者从中看到了老一辈科学家为科学事业奉献终生的拓荒牛精神,看到了他们无视个人待遇、只为国家和民族的富强而拼搏的精神。

 “成功属于探索者,成功属于拼搏者,成功属于勇往直前者!”薛鸣球用实际行动,践行了自己追光的誓言。

(作者单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

薛鸣球与其父薛湛周

薛鸣球全家福

▲1956年光学设计组成员合影(前排左起:陈泽水、王之江、黄营生、杜效良、刘光亚;后排左起:王树惠、谭维翰、薛鸣球、卓励)

▲薛鸣球1964年在日本考察

▲王大珩(左八)、薛鸣球(左六)等在长春光机所与研究生合影

▲薛鸣球在西安光机所


《追光:薛鸣球传》写作过程和心得谈

■胡晓菁 董佩茹

笔者接下《追光:薛鸣球传》的写作任务是在2017年11月,当时在新时代赌城亚州最佳召开了一场“薛鸣球院士学术思想研讨会”,来自长春理工大学、长春光机所、西安光机所、新时代赌城亚州最佳、浙江大学、中国光学学会的数十名代表参加了会议。

会议追溯了薛鸣球的学术人生,与会同仁们纷纷讲述与薛院士交往的点点滴滴。老同志们的回忆充满了感情,在他们的讲述中,笔者心中想的是:薛鸣球到底是一个什么样的人?他去世已有四年,为何仍有那么多人真心实意地怀念着他?

会议中,由长春理工大学姜会林院士牵头、各单位代表提出,写一部反映薛鸣球学术人生的传记,并决定向中国科协申请“薛鸣球学术成长资料采集工程”。

2018年,在紧张筹备中,薛鸣球的传记写作和资料采集事宜提上了我们的工作日程。在大量的档案调研和实地走访后,笔者对薛鸣球的学术人生有了一定的了解,通过许多当事人的讲述,薛鸣球的形象在我们心中也渐渐成型。

动笔之前,笔者希望写出来的薛鸣球生动丰满,在笔者心目中,他既是一位温厚和蔼的长者,又是一名不忘初心、坚守信念的科学家。他的人生,设定在中国光学事业从无到有、从弱到强的大框架中;他的人生,也定格在“两弹一星”背后无数的科研工作者中;他的人生,更见证了我国科学事业新时代欣欣向荣的春天。

经历了一年多的紧张写作,《追光:薛鸣球传》终于成型。在经过各单位传阅,多位院士、专家的审稿后,笔者接受了修改意见。又经过数月修改,经由出版社三审三校,书稿终于付梓,与读者见面。

薛鸣球,这位终身追求光之事业的人,为我国光学事业立下了汗马功劳。希望读者在了解科学家学术成长经历、感悟科学家精神的同时,也能从侧面了解我国的光学发展史。

(作者单位分别为中国科学院大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

《中国科学报》 (2020-11-12 第8版 印刻)

(党委宣传部、新闻中心)
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