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深度解讀

“八大件”奠定中國光學基石

見習(xi) 記者 王兆昱 來源:《中國科學報》2024-05-27 第4版·專(zhuan) 題2024-06-11 我要評論(0 )   

1952年,在吉林省長春市鐵北區,一批科學家和工人一起清理廢棄物、填坑、平整土地。他們(men) 要在這裏開啟光學科技夢想。一年後,中國科學院儀(yi) 器館建成。1957年4月,儀(yi) 器館更...


1952年,在吉林省長春市鐵北區,一批科學家和工人一起清理廢棄物、填坑、平整土地。他們(men) 要在這裏開啟光學科技夢想。


一年後,中國科學院儀(yi) 器館建成。1957年4月,儀(yi) 器館更名為(wei) “中國科學院光學精密機械儀(yi) 器研究所”(中國科學院長春光學精密機械與(yu) 物理研究所前身,以下簡稱光機所)。機構名稱雖然變了,科學家的幹勁兒(er) 卻沒有變。1958年,光機所為(wei) 國家交出了最好的作業(ye) ——成功研製8件先進光學精密儀(yi) 器,統稱光學“八大件”。


1958年9月6日出版的《人民日報》對光機所“八大件”試製成功給予了高度評價(jia) :“表明我國在光學精密機械儀(yi) 器研究方麵已經進入國際先進行列。”作為(wei) 我國光學儀(yi) 器研製的裏程碑,“八大件”標誌著我國能夠獨立解決(jue) 光學工業(ye) 中的重大技術問題。


“八大件”填補了新中國光學研究的空白,奠定了新中國光學事業(ye) 的基石,是新中國科技事業(ye) 自力更生、追趕世界先進水平的縮影,更是科學家們(men) 汗水與(yu) 智慧的結晶。通過“八大件”,人們(men) 得以窺見老科學家胸懷祖國、勇攀高峰的精神。這些傳(chuan) 承下來的精神如光一般,穿越了時空的界限,照亮了未來的道路。

 

有誌青年


談到“八大件”的研製,離不開一個(ge) 人,他的名字叫王大珩。


王大珩是我國著名應用光學家,也是我國光學事業(ye) 的開拓者和奠基人之一。


作為(wei) 光機所的創立者和第一任所長,王大珩主持研製了新中國第一爐光學玻璃、第一台紅寶石激光器,取得了以“八大件”為(wei) 代表的光學精密儀(yi) 器等一係列開創性科研成果。在他的帶領下,光機所成為(wei) 國際知名的應用光學和光學工程研發基地。


受父親(qin) 的影響與(yu) 教導,王大珩年少時就表現出對數學、物理學等自然科學的天賦與(yu) 興(xing) 趣。


1932年,17歲的王大珩考取清華大學物理係,接受了係統的物理學教育,打下了良好的知識基礎。更重要的是,他與(yu) 一批和他一樣的有誌青年結下深厚情誼。這些人中,有後來委托王大珩籌建中國科學院儀(yi) 器館的同學錢三強,也有應王大珩邀請、舉(ju) 家奔赴長春研製光學玻璃的龔祖同。


青年王大珩。


這些有誌青年,在後來的新中國科技發展曆程中擰成一股繩,牽動著整個(ge) 光學領域的發展。
1938年,赴英“庚款留學”招考的消息傳(chuan) 來,王大珩抱著“科學報國”的信念參加了應用光學專(zhuan) 業(ye) 的考試,赴英留學。


在英國,王大珩在倫(lun) 敦大學帝國學院物理係技術光學組的實驗室裏做研究,兩(liang) 年後取得碩士學位。就在王大珩繼續攻讀博士學位時,他獲得了去英國昌司公司研究實驗部任職的機會(hui) 。
昌司公司是當時英國最大的玻璃製造公司,擁有世界上少有的光學玻璃製造“秘方”。為(wei) 了學習(xi) 國家更需要的先進技術,王大珩毅然放棄了即將到手的博士學位,選擇到昌司公司任職,一待就是6年。


“清晨進廠,晚至8時才回。”王大珩在寄給同學的信中這樣描述一天的生活。在這6年中,他進行了大約300堝光學玻璃實驗,還研製了V-棱鏡折射率測量裝置,發表了學術成果。


事實證明,昌司公司的工作經曆十分有益。王大珩在自述中寫(xie) 道:“學會(hui) 了一套從(cong) 事應用研究和開發工作的思路和方法,特別是講求經濟實效的意識。這對我回國後從(cong) 事新技術創業(ye) 和應用研究的開發工作,有著深刻意義(yi) 。”


1948年,王大珩與(yu) 清華同學錢三強、何澤慧、彭桓武陸續回國。這批青年在求學過程中一直不忘關(guan) 注祖國動向。他們(men) 早就約定好:一旦國內(nei) 形勢明朗,就要回國效力。

 

1400萬(wan) 斤小米,建起新中國“光學搖籃”


“我們(men) 這代人習(xi) 慣把做事放在第一位,個(ge) 人生活放其次。我們(men) 做起事來,從(cong) 來不會(hui) 從(cong) 個(ge) 人生活角度考慮問題,都是從(cong) 國家考慮,從(cong) 事業(ye) 考慮。無論怎樣艱苦的地方,大家都是高高興(xing) 興(xing) 地打起鋪蓋卷兒(er) 說去就去。”在回憶為(wei) 新中國光學事業(ye) 發展所做的工作時,王大珩曾這樣說。
1949年,新中國成立,研究人員終於(yu) 擁有了可以實現理想、為(wei) 國效力的新環境。當時,新中國的光學事業(ye) 可謂“一片空白”。想要把光學事業(ye) 發展好,就必須擁有更完備、更先進的工具,即光學儀(yi) 器。但舉(ju) 國上下像樣的光學工廠隻有昆明光學工廠,全國都缺乏光學精密儀(yi) 器研製的條件和人才。“當時的光學課程連教具都短缺。”中國科學院長春分院分黨(dang) 組書(shu) 記、院長金宏介紹。


1950年,王大珩被聘為(wei) 中國科學院應用物理組(兼工學實驗組)委員。在對昆明光學工廠進行仔細考察後,王大珩和另一位物理學家錢臨(lin) 照提出“建立光學儀(yi) 器廠、培養(yang) 專(zhuan) 門人才”等建議,得到當時政務院文化教育委員會(hui) 的重視。政務院隨即作出決(jue) 定:設立中國科學院儀(yi) 器館。


1951年1月24日,經錢三強推薦,王大珩被任命為(wei) 中國科學院儀(yi) 器館籌備委員會(hui) 副主任。
王大珩在《我的自我檢查》中寫(xie) 道:“1951年,當科學院要我參加儀(yi) 器館的籌備工作時,我下了一個(ge) 決(jue) 心,要終身致力於(yu) 我國的儀(yi) 器事業(ye) (特別是光學儀(yi) 器事業(ye) ),我想使儀(yi) 器館成為(wei) 全國的研究與(yu) 生產(chan) 中心。”


而這兩(liang) 件事,他都做到了。


王大珩(左二)等中國科學院儀(yi) 器館籌備處第一次會(hui) 議參會(hui) 人員合影。


建館選址,王大珩選擇了東(dong) 北。當時的東(dong) 北是我國重工業(ye) 最集中的地方,且在吉林長春鐵北天光路有一座舊廠房,廠房裏有爐子、大煙囪等基本裝備。


金宏在講述這段曆史時說:“從(cong) 選址上可以看出,王大珩先生等創始人並沒有考慮東(dong) 北的氣候和生活條件,而主要考慮的是現實問題,要節約經費,要有基礎研究環境,要能說幹就幹。”
王大珩領到的第一筆建設經費是1400萬(wan) 斤小米。王大珩知道,在當時百廢待興(xing) 的局麵下,國家能撥出這1400萬(wan) 斤小米,實屬不易。他拿著這筆“經費”,帶著28位科研人員,和工人們(men) 一起吃大蔥蘸大醬、嚼高粱米飯,苦幹了一年的力氣活,才將儀(yi) 器館建起。工人們(men) 都說,王大珩等科學家和他們(men) 同吃同住,不說話時,根本看不出他們(men) 是科學家。


1953年1月23日,中國科學院儀(yi) 器館在長春正式成立。王大珩任副館長,代理館長主持儀(yi) 器館工作。就這樣,新中國“光學搖籃”誕生了。

 

從(cong) “一片空白”到“八大件”


1957年4月28日,中國科學院決(jue) 定,將儀(yi) 器館更名為(wei) 光機所。此時的儀(yi) 器館已然順利度過“艱苦創業(ye) ”階段,在基礎設施與(yu) 人才建設方麵初具規模,且取得了一些科研成果。這次更名,表明研究所的未來將以發展光學儀(yi) 器為(wei) 主。


1958年6月,國家計劃委員會(hui) 提出“第二個(ge) 五年計劃要點”,“八大件”正是光機所在第二個(ge) 五年計劃期間的攻關(guan) 項目。


“八大件”具體(ti) 指萬(wan) 能工具顯微鏡、大型水晶攝譜儀(yi) 、電子顯微鏡、晶體(ti) 譜儀(yi) 、高精度經緯儀(yi) 、高溫金相顯微鏡、多倍投影儀(yi) 和光電測距儀(yi) 8件光學精密儀(yi) 器。



其中,萬(wan) 能工具顯微鏡是用於(yu) 精密測量機械部件尺寸、輪廓、角度等的基本儀(yi) 器。


大型水晶攝譜儀(yi) 是用於(yu) 研究物質細微結構的儀(yi) 器,主要應用於(yu) 冶金化工等需要做複雜材料分析的工業(ye) 領域。


電子顯微鏡主要用於(yu) 觀察金屬結構、高分子結構和各種細菌。


晶體(ti) 譜儀(yi) 是用來做中子衍射試驗和研究原子結構的儀(yi) 器,當時用於(yu) 原子能和平利用事業(ye) 。


高精度經緯儀(yi) 是用於(yu) 測量角度的精密測量儀(yi) 器。


高溫金相顯微鏡是用於(yu) 高溫下微觀觀察和記錄金屬結構、金屬組織及其拉伸變化的儀(yi) 器。


多倍投影儀(yi) 是一種可將航攝底片進行投影,縮小後得到立體(ti) 光模型,從(cong) 而在平麵上繪製地圖和等高線的儀(yi) 器。


光電測距儀(yi) 是利用光速測定距離的大地測量儀(yi) 器。


長春光機所供圖


對於(yu) 為(wei) 何將此8件儀(yi) 器定為(wei) 第二個(ge) 五年計劃的目標,金宏解釋,這是當年王大珩等戰略科學家作出的有遠見的決(jue) 定,是對科學發展趨勢的戰略性預測。“以他們(men) 的閱曆,可以看到世界的前沿,能看到諸如電子顯微鏡這類裝備是未來非常有前景的方向,必須要做,這個(ge) 就叫布局。”金宏說。實際上,在第二個(ge) 五年計劃提出之前,光機所就已經在進行“八大件”的前期研製工作。


從(cong) 1958年6月開始,整個(ge) 光機所的科技人員放棄了節假日,每天夜以繼日地工作十幾個(ge) 小時。光機所的實驗室日夜燈火通明,被別人戲稱為(wei) “日不落實驗室”。


王大珩曾回憶道:“當時年輕人幹勁兒(er) 非常足……大家真是白天幹完晚上幹。幹到什麽(me) 程度呢,就是研究一個(ge) 東(dong) 西,碰到材料上的問題和技術上的問題,就把所有有關(guan) 的人找來,當時就解決(jue) 。鋪蓋卷兒(er) 放在實驗室裏,你太累了就睡覺,有人接著做。原來預備兩(liang) 年的工作,我們(men) 半年就做出來了。”


同年,光機所成功試製出“八大件”。之後,“八大件”在中國科學院舉(ju) 辦的成果展覽會(hui) 上亮相。毛澤東(dong) 主席在參觀展覽時,對高精度經緯儀(yi) 等成果表示讚賞,很多參觀者對電子顯微鏡表現出濃厚興(xing) 趣。


電子顯微鏡是“八大件”最典型的代表之一,其加速電壓為(wei) 50千伏、分辨率達10納米,是一台中型電子顯微鏡,仿製自一台日本進口電子顯微鏡,前後曆時72天。


其實早在1956年,王大珩就提出電子顯微鏡試製計劃,但被蘇聯專(zhuan) 家一口否定。蘇聯專(zhuan) 家認為(wei) ,該項目難度太大,中國沒有12年做不出來,如果需要用,可以向蘇聯購買(mai) 。


王大珩一直掛念著此事。他始終認為(wei) ,靠進口不是長久之計,中國還是要自主製造出來。1958年4月,一個(ge) 人的來訪讓王大珩看到了希望。


此人名叫黃蘭(lan) 友,畢業(ye) 於(yu) 美國富蘭(lan) 滋大學物理係,又獲得了聯邦德國圖賓根大學的應用物理博士學位,主修電子顯微鏡專(zhuan) 業(ye) 。


黃蘭(lan) 友初次到訪長春時,王大珩正在外地出差,光機所的其他領導接待了黃蘭(lan) 友。這位隻有20多歲的年輕人對領導們(men) 談起了他的夢想——研製中國自己的電子顯微鏡。當領導們(men) 轉告遠在外地的王大珩時,王大珩興(xing) 奮地回答:“馬上做!”


趕回光機所後,王大珩會(hui) 見了黃蘭(lan) 友,並將電子顯微鏡作為(wei) 重點排在攻關(guan) 項目第一號位置。在電子顯微鏡的研製過程中,黃蘭(lan) 友得到王大珩的全力支持,包括配備得力助手、協調各方關(guan) 係、提供各種有利條件。


與(yu) 黃蘭(lan) 友一起參與(yu) 電子顯微鏡研製工作的人員有王洪義(yi) (負責機械),林太基、朱煥文(負責物理),秦啟梁(負責電子線路)。另外,還有黃蘭(lan) 友從(cong) 中國科學院電子研究所帶來的江均基(負責電子線路)和一名中技生。


1958年8月19日淩晨2點45分,黃蘭(lan) 友等人在熒光屏上得到了第一個(ge) 電子顯像,那是一個(ge) 海洋古生物矽藻土的圖像。我國第一台自行試製的中型透射式電子顯微鏡就此誕生。
電子顯微鏡隻是光機所創造的八個(ge) 奇跡之一。黃蘭(lan) 友在一篇回憶文章中這樣寫(xie) 道:“每個(ge) 項目都是以前沒有搞過的新東(dong) 西,免不了都有大量的返工。在我看來是一團亂(luan) 哄哄的事,光機所是怎麽(me) 組織得如此有條有理……對我一直是個(ge) 謎。”

 

“一竿子插到底”的精神

“八大件”是我國自力更生的生動體(ti) 現。它標誌著光機所已實現“從(cong) 研製一般、通用、簡易的光學儀(yi) 器,向獨立設計、研製高精度光學精密儀(yi) 器的飛躍”,在國內(nei) 樹立起一個(ge) 勇於(yu) 向高檔精密儀(yi) 器進軍(jun) 的“排頭兵”形象。


更為(wei) 重要的是,研製“八大件”過程中所體(ti) 現出的“由理論研究到生產(chan) 攻關(guan) ‘一竿子插到底’”的精神,已經深深刻入光機所的基因,影響著後來一代代人。這種精神在20世紀60年代初王大珩主持“150工程”,領導研製我國第一台靶場裝備大型精密光學跟蹤電影經緯儀(yi) 中體(ti) 現得更加淋漓盡致。


王大珩對“一竿子插到底”的精神做了這樣的解讀:“從(cong) 預研、方案論證、研製,直至造出產(chan) 品,一竿子到底,全部承擔。”


1999年,光機所與(yu) 中國科學院長春物理研究所整合成中國科學院長春光學精密機械與(yu) 物理研究所(以下簡稱長春光機所)。


在前前後後幾十年的歲月中,長春光機所一直發揮著“光學搖籃”的作用,為(wei) 中國光學事業(ye) 打下紮實、良好的基礎,創造出十幾項“中國第一”。據統計,共有28位在長春光機所工作和學習(xi) 過的科學家當選為(wei) 兩(liang) 院院士,並湧現出“知識分子的優(you) 秀代表”蔣築英等眾(zhong) 多英模人物。
21世紀,長春光機所已經建設成為(wei) 以知識創新和高技術創新為(wei) 主線,在發光學、應用光學、光學工程和精密機械與(yu) 儀(yi) 器等領域從(cong) 事基礎研究、應用基礎研究、工程技術研究及高新技術產(chan) 業(ye) 化的多學科綜合性基地型研究所。


金宏介紹,“一竿子插到底”的精神是長春光機所一直以來的原動力。長春光機所的優(you) 勢就在於(yu) 能夠集中所有力量,做出別人做不出來的東(dong) 西。


“國家需要什麽(me) ,我們(men) 就做什麽(me) 。能否成功並非第一選項,抱著執著的態度死磕,厚積薄發,一定能攻克‘卡脖子’難題。”金宏說。


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