王阳元

    黄昆老师严谨的治学态度和卓越的对物理学深入剖析、逻辑思维能力，以及一切从实际出发、求真求实的科学作风，对我一生的治学、做人与育人都有着深刻的影，他是对我影响最深刻的一位老，本文忆叙的只是几个点滴的事例。

    首先要有清晰的物理概念

    进入北京大学物理系后，我就开始听黄昆老师的“普通物理”课，他讲的课像是高山流水，清澈心，但当时我们都刚刚从中学毕业出来，而且由于同学们都是来自各地中学的高材生，一方面不免有点志高气傲，另一方面又不能很好适应从中学到大学学习方式和思维方法的转，当第一次摸底考试时，一大批同学成绩不及格，我的成绩也不好，确有点茫，那时候黄昆老师就指点我们：“不管是学习课程，还是研究工作，首要的是搞清楚物理概念，对你所考虑的问题，要有清晰的物理图像，而不是匆匆忙忙地拿到题就去计，”这一“名言”是黄昆先生治学的一个重要特点，也是他治学“从第一原理出发”的自然衍，此后，我们同学间常常为弄清楚一个物理概念，晚自习时在宿舍里热烈讨论，甚至争，记得住在我的隔壁宿舍的陆埮（他现在是中国科学院院士）和周洁，还有后来在河北工学院任教授、博士生导师的杨国琛同学，我们差不多每天总有讨论不完的物理概，从与陆埮、周洁、杨国琛等同学的讨论和争论中，我澄清了物理概念，明确了思，有不同意见时，我们争得面红耳赤，直到知识融会贯通，才相视一笑，欣然而，当我们的争论和思考没有统一结论时，就去预约答疑，向丛树桐老师（他当时是黄昆先生的助教，辅导答疑）请，这使我受益匪浅，学习从被动状态逐步进入到主动状，后来在学习“半导体物理”时，黄昆先生讲了“空穴”和“电子”两种载流子的物理概，这也是我们半导体班学生争论不休的问，一般中午餐后、晚自习都是我们讨论的时间，越争论，物理概念就越清，后来，我们从朱邦芬教授所写的《黄昆：声子物理第一人》中知道：在西南联合大学时，黄昆先生本人就常与杨振宁博士、张守廉博士（他们被称为西南联大的“三剑客”），一起在晚餐后、喝茶工夫中进行学术讨论和辩论，且在这些无休止的讨论中更深地理解了量子理论的物理原理，奠定了他们重要的学术基础。

    黄昆先生强调的“首先要有清晰的物理概念”以及围绕物理问题开展深入讨论的言传身教，后来也成为我指导学生的基本原，1960年我指导几位本科六年制毕业生的毕业论文，其中一位就是现在北京大学微电子学研究院工作的许铭真教，他们从事pn结正向电容和pn结杂质分布的测量研，许铭真主要从理论上来计算；另一个学生后来去上海元件五厂工作，主要做实验设备和测量标准的建，分析研究正向电容，实质是研究pn结中载流子的瞬态分布及其随正向偏压变化的问题，这是我们应当具有的清晰物理图，他们二位工作都很优，审查和主持许铭真毕业论文答辩的正是黄昆先，黄昆先生在审阅论文时对我说：“看来她很努力，读了不少文献，概念也清，”审查另一位同学论文的是时任我们实验室主任的黄永宝教，他认为我们从实验条件的建立和测量标准做起的方向十分对头，工作扎，他们二位的论文答辩很快就通过了，而且均得了“优”。

    到现在，我指导博士生，不管是综合考试，还是开题报告，首要的要求是让他们给我一个清晰的物理概念和图像，然后再展开去做计算与显示实验结，当然，这也是一个反复深化的过，这是我深受黄昆老师治学思想影响的一个重要方面。

    重在驾驭

    1958年我毕业后，留在黄昆先生领导的半导体教研室工，他当时给我规划的发展方向是搞半导体器件，并且要求我先系统地读几本，在他的指导下，我首先找到了当初由四十七所翻译的史西蒙（S。M。Sze）的《器件物理》，认认真真读了全书；后来才明白作者史西蒙就是施敏先，改革开放后，我们还因此建立了深厚的友，他常常把他所著的《半导体器件物理和工艺》和《ULSI器件原理》新版本寄给我；我也把我的一些拙作送给他看，互相有了更多的了，20世纪90年代初，施敏先生不仅担任北京大学微电子学研究所的客座教授，还在我所设立了奖学金；后来他当选为中国工程院外籍院，此后，我还逐一读过了E。Nicollian和J。Brews的MOSPhysics andTechnology和格罗夫（A。Grove）所著的《半导体器件物理与工艺》等书。

    黄昆先生还教育我们说：“学习知识不是越多越好、越深越好，而是应当与自己驾驭知识的能力相匹，”“重在驾驭”，这是黄昆先生的另一至理名，我多次地在我们研究所教学科研人员和研究生面前引用他这句，我也曾多次地说，这话也只是他这样的学术大师才能讲，如果出自一般人之口就会容易引起误，其实，这一“名言”有着深刻的真，全世界这么多书，就算你一辈子只读书，也读不了亿万分之几；知识领域这么广阔，你用几辈子也不可能完全涉，当然，做学问更像是一个没有底的深渊，多深都不是，因此，必须注意重在驾驭，能驾驭就是有主动性，有主动性才能有所创，他这一“名言”使我明白，应当集中一生有限的时间，集中研究好某一领域中的若干问，做学问搞研究决不能东一榔头、西一棒子，像狗熊掰棒子，掰一个，扔一个，那将是一事无，做学问切忌浮躁，急功近，所谓科技创新也只能是在某一领域锲而不舍地开展系统研究工作，只有在系统研究工作中，分析问题与解决问题，才能有所前进，有所发明，有所发，创新不是凭空掉下来的，是系统科学研究过程中的必然产物，是必然性的偶然实现，因为一切事物的必然性都是寄寓于偶然性之中的。

    黄昆先生还有一句至理名言是针对我们在努力争取课题科研经费时说的：“钱不是越多越好，当然也不是越少越，什么是最好？就是申请到的钱数能充分发挥你的作用时为最，”这句话讲的虽然是争取经费问题，而不是讲学习知识问题，但是本质上是一样，拿到的钱数“能充分发挥你的作用时为最好”，这也就是你能驾驭这些钱去从事科学研究，不至于因钱数过多而背包袱，也不至于因钱数过少而无所作，这就是主动，不管是从事教学、科学研究，还是做其他事情，都要能自主驾驭，能有主动性，才能把教学、科学研究搞好，才能把事情做好。

    近年来，我有一点时间用在从事微电子（集成电路）发展战略的研究，我从黄昆先生的两句至理名言得出：战略研究就是掌握客观事物发展的规律性；只有掌握客观事物发展的规律性，才能提高自觉性，才能驾，我把他的“名言”思想不仅用于教学与科学研究上，而且也用于我国集成电路产业和微电子科学技术的发展战略的研究上。

    “讲好课，是教师的本职。”

    黄昆先生给我们讲大学本科“普通物理”和后来的“半导体物理”，他的课思路清晰，物理图像明确，逻辑严谨，叙述准确，绝无废，我们听他的课是一种难得的享受，大家都赞扬他的课讲得，而他总是谦虚地说：“讲好课，是教师的本，”后来我们才知道，他为准备给我们讲好一堂课，往往是要花好几倍甚至十几倍的时间去备，这一点在“文化大革命”期间，黄昆先生在北大昌平“200号”分校工作，给工农兵学员讲课时体现得更加突，应当说，像他这样一位学术大师，不让他从事本身专长的基础理论研究工作，而硬要让他去搞他并不喜欢也并不熟悉的半导体器件和集成电路工艺技术工作，这本身就是一个很“残酷”的事，“文化大革命”使他受尽煎熬和折磨，但在这样特殊的历史条件下，他仍然为了培养工农兵学员成才费尽了心血。

    从1969年到1977年黄昆先生调任中国科学院半导体研究所所长之前，中国高等教育正处于一个特殊时，在招生方面，全国取消了高等学校入学考试，生源来自基层推荐；入学时，学生的水平严重不齐，有些学生的实际水平不足初中毕，在教学方面，当时推行“以任务带教学”，实行所谓“边干边学”、“干中学”的方针，完全打乱了正常的课程体系。

    赵宝瑛教授回忆说：1970年入学的半导体专业第一届学生要参加为制造百万次大型计算机所需的中功率硅双极晶体管的研制工，为了能准确理解晶体管的工作原理，并能掌握器件研制中关键参数的控制，学生们必须掌握pn结中电场分布和电势分布等基础知识，分析这些概念的标准工具是解空间电荷区的泊松（Poisson）方程，但当时的学生没有相应的数学基，为了讲清这些物理概念，黄昆先生借助高斯（Gauss）定理，通过“数电力线条数”的形象方法，非常直观、简捷地解决了这个问，他还自做教具，在手摇静电发生器的圆球上贴纸条，球带电后纸条沿电力线方向张开，通过这样的图像使学生对“电场”和“电力线”等抽象概念有了一个准确的形，黄昆先生深入浅出的讲授调动了各种水平的学生的极大兴趣，产生了非常好的教学效，黄昆先生讲课不仅是易懂，更主要的是概念准确和实，这种“数电力线条数”的方法即使在目前分析新结构器件的电场分布中，也不失为一种简单和有效的方法。

    甘学温教授回忆说：黄昆先生为了讲好每一堂课，晚上经常备课到深，他备课不需要看书，而是自己一面吸烟一面思考，然后写下讲稿；有时准备一次课要吸一两包，他还和其他教师一起自己动手刻蜡版，用油印机印讲课资，学生对他的讲课评价很，他讲课声音洪亮，板书清晰；最突出的是他能深入浅出地把复杂的原理讲明，例如讲“数字集成电路”课时（当时讲通用的TTL电路），他把电路的瞬态特性分成四个阶段分析，使学生能够理解复杂的充、放电过程。

    据在“200号”教研组同志回忆，黄昆先生每次在教研室开会，都以平等的态度和大家一起讨论教学问题，有时还会争得面红耳，由于当时的教育环境，他没有助教，他不仅要给学生上课、改作业，课下还要给学生辅导。

    赵宝瑛教授还回忆说：黄昆先生不仅亲自授课，还不辞劳苦地为学生编写教材，其中《半导体物理基础》是与韩汝琦教授合著的；在讲授“固态电路原理与设计”的讲义的基础上，与赵宝瑛教授等合作出版了《晶体管-晶体管数字集成电路》（署名作者为“北大电子仪器厂半导体专业”）。此外，在黄昆先生指导下，由林昭等教授编著了《晶体管原理与设计》。这三本教材在20世纪70年代末均被科学出版社纳入出版计划并很快出版，对后来全国高校微电子专业的教学都产生了很大影响，得到广泛好评，并被大量引，特别是黄昆先生在编写集成电路原理方面的教材时已年近六十，但他坚持和青年教师、学生一起去东郊电子城调研，白天在芯片生产基地劳动，晚上就在附近的空厂房读书和收集资，厂房蚊子太多，大家都在蚊帐里工作，每周工作六天，只有周日才回家一次，在这种艰苦的环境下，黄昆先生写出了北大微电子学系历史上第一本有关集成电路原理的教，黄昆先生在书中关于电路瞬态工作原理的分析，是迄今关于这个问题最准确详细和独特的论，还有一件事很值得一提，当年（1971年）黄昆先生带领教材编写小组参加了厂方的技术座谈会，讨论如何提高集成电路的工作速，会议中发言集中在改变电路结构和优化版图设，会上黄昆先生很明确地提出，当时电路速度低的主要原因是隔离方法引入的寄生电容太大，主攻方向应研究新的隔离方，虽然黄昆先生的提议没有引起当时与会者的高度重视，但集成电路的发展恰如黄昆先生预言的那样，双极集成电路发展的三个技术代对应三种不同的隔离方法：第一代的隔离方法是pn结隔离；第二代的隔离方法是等平面氧化物隔离；第三代的技术特征是多晶硅发射极的沟槽隔离，技术进步使电路速度提高了近三个数量，回忆起黄昆先生这种理论联系实际和远见卓识的大家风度，不由使我们内心深处更充满了对这位学术大师的无限景仰与怀念。

    就是在这种极其困难的历史条件下，黄昆先生以其特有的人格魅力，认真负责的敬业精神，求实创新的学术风格和平易近人、朴实谦逊的作风，深深影响了他所教过的每一个学，黄昆先生的言传身教已成为了这些学生一生用之不尽的精神财富。

    “宏微交替，物穷其理。”

    黄昆先生对科学研究和教书育人的严谨求索精神是大家都熟知的。

    21世纪初将像20世纪30年代的物理学一样，面临着信息科技的重大突破的机遇和问，微纳电子学是一门新兴与交叉的技术学科，集成电路产业是国家重大的战略性基础产，我们北大微电子研究院将根据国家重大需求和科学发展前沿，着重于应用基础和关键技术研究，并致力于产业，2002年教师节，我们微电子学研究所改制为微电子学研究院，并成立微电子学，在此之前，我和韩汝琦教授一起去拜访黄昆先生，向他汇报当时微电子学研究正在向纳电子学过渡，希望他题一个词，并请他出任微电子学系名誉主，当时黄昆先生身体已不大好，但是他想了一想之后还是痛快地答应，他给的题词是“宏微交替，物穷其理”，并在2002年9月10日教师节那天出席了微电子学研究院和微电子学系的成立大，在会前休息室里，我给他看印出来的题词，他诙谐地说：“你知道，我用了整整两个星期时间才想出来和写出来这一句话”。

    黄昆先生的“宏微交替，物穷其理”有着十分深刻的含，科学的发展是永远不会停止在一个水平上，微电子学向纳电子学的发展，目前的趋势有两个：一是自上往下、按比例缩小的“scalingdown”；另一是从下而上、基于原子分子自组装的“bottomup”。二者的汇合点很可能是突破，黄昆先生告诫我们，研究方法上要“宏微交替”；研究问题一定要“物穷其理”，不浮躁，也不能一知半解，一定要追根寻源，把科学问题和技术问题彻底搞明，黄昆先生的“名言”是一种精神力量，对我们的教学、科学研究工作和做人、做学问都有着超越时空的指导力量。

    黄昆先生寄厚望于年轻，他看到北大微电子学研究院和微电子学系年青一代成长起来非常高兴，在他身体已不大好的情况下，还与他们一起去相聚，鼓励他，他对我说：“未来看他们的，”我相信，黄昆先生作为世界级学术大师，他的学识和品德必将教育我们年青一代为祖国的需要、民族的振兴和为科学事业的发展去奋，他的“名言”不仅启迪了我的一生，而且必将启迪未来一代代的青年学子。

    林则徐有一副对联：“青山不墨千秋画，碧水无弦万古，”我认为，这是对黄昆先生一生的最好写照，谨录于此，以寄托思念之情。

    作者简介

    王阳元，中国科学院院士，北京大学信息科学技术学院教授，北京大学微电子学研究院首席科学家，中国电子学会副理事长，美国电气与电子工程师学会（IEEE）会士，英国电气工程师学会（IEE）会，1958年毕业于北京大学物理，从事微电子学领域中新器件、新工艺和新结构电路的研究。

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