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崔琦:从农村娃到诺贝尔物理学奖得主

2024-06-27裘伟廷

名人传记 2024年6期
关键词:琳达物理

裘伟廷

他是著名的美籍华人物理学家,于1998年获得诺贝尔物理学奖,成为继李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、朱棣文之后,第六位荣获诺贝尔物理学奖的华人科学家。

他从一个农村娃成长为蜚声世界的物理大家,历经曲折却也终得圆满。

“这个娃今后肯定有出息”

1939年2月28日,崔琦出生在河南省宝丰县肖旗乡范庄村一间简陋的农舍里。他排行老四,上面有三个姐姐。他的出生给已到中年(母亲已四十一岁,父亲四十五岁)却膝下无子的崔家夫妇,带来了无尽的欢乐。父母给他取了个乳名叫“驴娃儿”。

崔琦的父亲崔长生是一个耿直方正、不爱言语的老实巴交的农民,一家人全靠他种地和卖煤为生;母亲王双贤目不识丁,却深明事理,为人和善,有着不同于常人的长远见识和博大胸怀。他们没有娇惯这唯一的儿子,崔琦稍大一点就帮家里干活,农忙时帮父亲在田里施肥、锄地、浇水,农闲时就给家里的毛驴割草,也曾到附近小树林里捡柴火。崔家的家规严,王双贤深知,人必须能吃苦、爱劳动才行,否则长大就会养成好吃懒做的毛病。

1947年宝丰解放后,崔家被划为富农。事实上,崔家只有两间破草房,十几亩地,再加一头小毛驴(靠它拉煤),所以崔琦并没有过上什么优越的生活。但他从小天资聪颖,这在十里八乡是出了名的。

崔琦有三个舅舅,他和姐姐们是跟着三舅读书习文的。在三舅的教育下,崔琦的三个姐姐都上了大学,崔琦也自小熟读四书五经。崔琦的父母虽然都是农民,但不管生活多艰难,还是坚持让孩子们读书。

1949年崔琦小学毕业,由于当地没有中学,而能教他的三舅此时已经全家移居澳门,崔琦只得辍学在家,一边帮父母干农活,一边时不时帮村里写写材料。一次村里丈量土地,村长叫他去帮忙。别人都是量一下记一下,可崔琦是只看不记,量地的人喊:“琦,你记了没有?”崔琦说:“你只管量吧,俺心里搁着呢。”等几块地量完了,各块地的亩数他一一准确地报了出来。听说这事后,村里的老会计不信,故意找了一块号称“一杆旗”(相当于不规则三角形)的地块,让他算。各个边的数据刚量出,崔琦就说出了这块地的亩数。那位老会计反复算了多遍,与崔琦报的亩数分毫不差,不禁竖起大拇指赞叹道:“这个娃今后肯定有出息。”

新中国成立后,范庄村成立了妇女识字班,辍学在家的崔琦常常代替大姐和其他老师到妇女识字班上课。崔琦讲课通俗易懂,非常有趣,大家都喜欢听他讲,还尊称他为“小先生”。但崔琦转眼间辍学已有两年,这可急坏了母亲王双贤。于是,母亲毅然决定让从没离开过家门的十二岁的崔琦,去投靠两年前移居香港的二姐,以完成中学的学业。

1951年秋天,崔琦进入香港培正中学,从此开始了人生最重要的学习时代。但谁也没有想到,他这一走,竟是与父母的永别。而没有为父母尽孝,成为崔琦一生的遗憾。

“品学兼优”

初到香港,崔琦面临的最大困难是语言关,不仅要学广东话,还要学英文。为此,他只能先在荃湾小学重读六年级。起初,因为语言交流困难及生活拮据等,崔琦异常孤独、苦闷,从而强烈思念家乡的父母,遂两次写信给母亲要求回老家。母亲收到信后,热泪长流,但她将思子之情埋在心底,回信劝他不要想家,好好读书求学才是对父母最大的安慰。渐渐地,崔琦那颗浮动的心平静了下来。

经过一年的刻苦学习,崔琦考上了香港培正中学。这是一所双语并用的学校,崔琦在这里英文进步很快。此时,家里已无法接济他。为了解决学费问题,崔琦加倍努力学习,在培正中学的六年时间里,不仅打下了坚实的知识基础,还年年都拿奖学金。再加上每年老师都给予他“家境清贫,学费减免”的优待意见,他的学费问题算是解决了。崔琦几乎所有的学科成绩都很出色,据他自己回忆,当年对所有的课程都很感兴趣,曾经有一两年特别喜欢历史。他的毕业评语上这样写道:勤奋、举止端正、彬彬有礼。1957年夏天,崔琦以优异的成绩完成了中学学业。

1958年,十九岁的崔琦获得美国伊利诺伊州奥古斯塔纳学院(现奥古斯塔纳大学)的全额奖学金资助,只身横渡太平洋,开始了他的大学生活。奥古斯塔纳学院是一所规模不大的教会学校,设置有数学、物理等自然科学课程,特别关注学生的全面发展。那时全校只有崔琦一名中国学生,好在他已养成了沉稳、坚韧的性格。

崔琦兴趣广泛,不仅物理、生物、化学、英文等学科成绩优秀,还是体育、文娱活跃分子。除了经常出现在篮球场上,他还在游泳比赛中得过奖;在学校组织的联欢会上,他表演过独唱并担任过乐队的指挥。崔琦的社交能力也十分出色,校内一切慈善活动,他都大力支持并积极参与。作为当时校内的焦点人物,崔琦与很多师友关系很好,以至有教授认为:“我们在短期内很难再遇到像崔琦这样品学兼优的学生了。”

1961年,崔琦从奥古斯塔纳学院毕业后,几乎没有任何犹疑,就选择了去芝加哥大学继续深造,因为他的偶像杨振宁和李政道都是芝加哥大学毕业的。在芝加哥大学,崔琦师从史达克教授,攻读物理学博士学位,并成了老师的得力助手。史达克教授风趣的物理教学以及物理本身的广博和奥妙,使崔琦对物理学产生了极大的兴趣,他自此在物理学领域投入更多精力,并且孜孜不倦地耕耘。此后,在历时六年异常紧张艰辛而又充满快乐的科研征途上,崔琦成了唯一与史达克教授同甘苦、共患难的学生。

在史达克看来,与崔琦一起工作的那段时日,是十分愉快且卓有成效的。毕业时,史达克非常希望他能留在自己身边工作。然而,当崔琦于1967年在芝加哥大学取得物理学博士学位,并做了一年的博士后研究之后,他不得不离开自己的恩师(史达克随后去了旧金山),于1968年来到了著名的贝尔实验室。

然而,崔琦一直不知道,家人为了不影响他的学业,甚至连父母离世都没忍心告诉他。崔琦在奥古斯塔纳学院学习时,父亲已身患重病,卧床不起。他本应回国尽孝,但母亲对他隐瞒了这件事,直到 1959 年夏天父亲去世,都没向他透露一点儿消息。之后九年间,母亲不顾年老体弱,独自料理生活起居。1968 年,重病的母亲在茅草庵里离世。当时,只有崔琦的大姐守在母亲身边。将父母合葬后,崔琦的大姐返回北京,因积劳成疾,不久在“五七”干校去世。这是崔琦一生的痛。

第六位荣获诺贝尔物理学奖的华人科学家

作为高科技的摇篮,贝尔实验室不仅在通信原理、通信设备及信息、激光、半导体材料及生长技术等领域走在时代的前列,为分数量子霍尔效应的研究创造了良好的条件,而且被称为“诺贝尔奖获得者的摇篮”,出了十一位诺贝尔物理学奖获得者,其中就包括华人科学家朱棣文和崔琦。

崔琦在贝尔实验室跟随罗威尔教授从事研究工作。罗威尔教授把物理实验变成不断展示新天地的趣味游戏,激发了崔琦探索的好奇心。他整日沉浸在神奇的物理世界里。有时为了研究需要,不惜四处奔波。他工作时很少理会身旁其他事情,所以他的研究效率非常高。同时,崔琦又是很具幽默感、很随和的人,他常视物理实验如玩游戏,他说,能随心所欲地设计新模型,能制造一个个用钱都买不到的新产品,那种满足感难以形容,做实验又有何难?在研究中遇到困难时,他也会说:“外面天气很好,到外面玩玩再回来,不要强迫自己钻进牛角尖,松弛一下,将会更有利于问题的解决。”

早在1879年,美国霍普金斯大学年仅二十四岁的研究生霍尔在实验中发现,放置于磁场中的通电金属板,在垂直于磁场并与电流平行的两个端面上,存在一个与磁场强度成正比的电压(后称为“霍尔电压”)。后来,这个效应被称为“霍尔效应”。这一发现为半导体材料等领域的研究提供了重要手段。霍尔效应还只是在通常条件下的现象,那么在极低温和强磁场条件下情况会怎样呢?这便是德国物理学家冯·克利青和崔琦等人所做的工作。其中冯·克利青因发现量子霍尔效应荣获了1985年度诺贝尔物理学奖。

1982年上半年,崔琦和德籍物理学家斯托尔默,在贝尔实验室利用半导体砷化镓和砷铝化镓进行霍尔效应试验。他们实验的温度更低,磁场强度更大。为了能进行这种实验,崔琦自己设计了一种独特的实验环境:将两种截然不同的半导体晶片像三明治那样夹在一起,一面是砷化镓,一面是砷铝化镓。他们发现,电子就在这两个半导体之间的界面上聚集。

接着,他们使这一界面的温度降低到仅比绝对零度高十分之一摄氏度(约零下二百七十三摄氏度)的超低温环境中,然后加以相当于地球磁场强度一百万倍的超强磁场。他们在实验中惊奇地发现,在强磁场中共同发生作用的普通电子,在极低的温度下可以浓缩成为新的亚原子粒子类型,这些新粒子具有类似于流体的特性,崔琦甚至能听到这种新粒子流动的声音,就像“下一场大冰雹时每一块冰雹落地的清脆声”。这种反常的效应就是所谓的“分数量子霍尔效应”。

新的量子流体霍尔效应在实验和理论上的发现,证明了过去人们一向认为不可分的、基本的电子电荷其实是可分的,可分裂成带分数电荷的准粒子,这是人类在认识物质的微观组成和电的基本单位上的重大突破,因而有着重大的科学价值和历史意义。分数量子霍尔效应的发现,在应用上为人体现象的诸多研究开辟了一条新的道路,对微电子学的发展也有重大裨益,并可令日后生产的电子仪器(如电脑、电视及手提电话等)的记忆系统的体积更小、更精细。此外,它还有助于了解宇宙时空中真空的量子结构,所以也具有宇宙学方面的意义。

由于在这一尖端科学研究方面取得的成就,崔琦不仅成为美国高尖科学学会会员,而且在1984年荣获浓缩物质物理巴克利奖,1987年当选为美国国家科学院院士,1998年4月荣获本杰明·富兰克林物理奖——物理学界仅次于诺贝尔奖的崇高荣誉。当时很多同行都相信,崔琦有很大机会更上一层楼,因为之前居里夫人、爱因斯坦等大科学家都是在获得富兰克林奖之后获得诺贝尔奖的。

果然不出人们所料,半年以后,1998年10月13日,瑞典斯德哥尔摩的皇家科学院传出了一个令全球华人振奋的消息:五十九岁的崔琦获1998年诺贝尔物理学奖,成为继李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、朱棣文之后,第六位荣获诺贝尔奖的华人科学家。对此,李政道说,崔琦获奖不仅在物理学新发现及新应用方面有重大作用,更进一步增强了华人的自信心,为华人在世界学术地位的提高做出了贡献。

而此时崔琦早已不在贝尔实验室。他于1982年辞去贝尔实验室的工作,前往美国普林斯顿大学电子工程系任教。

“一生中所遇到的最美好的事情”

早在奥古斯塔纳学院读书时,崔琦就认识了挪威裔美国学生琳达。1961年,崔琦前往芝加哥大学读博士,与来芝加哥大学进修的琳达不期而遇。两人对这次重逢喜出望外,就开始交往。琳达回忆说,崔琦在与她交往的过程中,充分表现出了他不受传统思想束缚的个性。崔琦的幽默感和思想深度及出众的才华,给她留下了深刻的印象,终使琳达坠入爱河。他们在1964年组成美满家庭。对此,崔琦很自信,称这是他“一生中所遇到的最美好的事情”。

崔琦在研究中的那种投入和严谨是有口皆碑的,也曾令夫人琳达为之感动。他们初次见面在芝加哥大学的图书馆,周围都是些落满灰尘、少人问津的旧书,但那里却是崔琦学习的好去处。崔琦常把自己比作一个在读书、思考、写作中的乌龟,而不是兔子。

他在生活中没有一点学者的架子,憨态可掬、随意谦和,为人处世从不计较什么。在家里,崔琦既是好丈夫也是好父亲。他与琳达结婚几十年来,从未红过脸吵过架。崔琦喜欢宽松、融洽的气氛,常借自由交谈或外出散步时与家人进行思想交流。每每谈到这一点时,琳达都感到无比自豪和欣慰。

谈及崔琦的成功之道,琳达认为:“渴望知道得更多、遇事多问几个为什么、尝试解决复杂问题是崔琦对待所有事情的态度,是他特有的品格……我们的饭厅里一直放有一本字典,从而在遇到生字时能够随时查找,甚至在吃饭中间也是这样。除了科学,神学、艺术、音乐、政治以及烹调也都成了他的兴趣所在。”

他们育有两个女儿,大女儿艾琳,小女儿朱迪丝。崔琦教育她们做人要有信心、有爱心、有理想,不干涉她们的趣向、志愿和爱好,对她们唯一的要求就是必须学习汉语,会讲简单的中国话。为此,大女儿在哈佛大学学习艺术史期间,曾到武汉大学留学一年;而小女儿就读医学院时,利用暑假在北京语言学院汉语进修班学习了两个月。

随着年龄的增长,加之心脏不太好,年轻时兴趣广泛的崔琦每天工作之余就是散散步,有时打打太极拳,或者捧上厚厚一沓报纸,饶有兴趣地浏览,不论是政治、科技、教育,还是经济、艺术、体育,都不放过,边看还边听音乐。他在荣获诺贝尔物理学奖后的记者招待会上风趣地说:“我什么新闻都喜欢看,什么音乐都喜欢听,却不见得都看得懂听得懂。”

对故土充满眷恋

自离开家乡后,几十年弹指一挥间。崔琦在谈起自己的生活和成就时,一股惆怅涌上心头:“离开内地后就再未见过父母,今日的成绩未能与父母分享是最大的遗憾。”1982 年崔琦到北京讲学时,本来准备回家乡看看,但由于时间紧迫未能如愿。

崔琦十分关心中国科学技术事业的发展,曾于1979年和1984年两度回国讲学,介绍国际科学技术的最新热点和前沿领域,建议中国开展二维电子系统和低维量子体系物理的研究,并积极推进“中美原子、分子和凝聚态物理研究合作备忘录计划”的实施。他还多次表示希望有机会回祖国访问、讲学与交流。据崔琦门下的中国学生李济群等人介绍,工作之余,崔琦常和学生们谈论中国的发展,关心祖国的未来,爱国之心溢于言表。

2003 年 11 月,中国科学院物理研究所正式授予崔琦“中国科学院物理研究所讲座教授”荣誉称号,并商定设立“崔琦讲座”,即每年请崔琦教授在世界范围内邀请一名一流的物理学家,在物理研究所进行短期访问和学术交流。

2005年4月28日,崔琦事迹展览馆开始对外开放,并被定为“平顶山市市级青少年爱国主义教育基地”。2007 年 4 月,崔琦在美国与宝丰县侨联签订了希望小学捐建协议书。当年 6 月,由崔琦出资三十五万元人民币捐建的希望小学,在肖旗乡开建。2008年9月,“崔琦希望小学”已经落成使用。

2013 年 10 月 23 日,七十四岁的崔琦偕夫人琳达重返中原故土,首先参观了河南博物院。次日,他们先后前往河南工业大学、郑州大学参观考察。崔琦精神矍铄、气度儒雅,和学子们谈物理、讲求学、说兴趣,交流研究心得,分享个人经验。在很多青年学生心中,崔琦是用知识改变命运的标志性人物。

2014年 4月,崔琦偕夫人、女儿、女婿以及外孙女,回到了宝丰县肖旗乡范庄村。崔琦用流畅的家乡话与亲人们交流,温馨感人……

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