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無機材料大師嚴東生:90高齡拿下歐洲對撞機訂單

 

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1992年,嚴東生在實驗室與學生們交流。(科學報圖片)

嚴東生:無機材料大師的有情人生

嚴東生,1918年2月10日生于上海,祖籍浙江杭州,我國著名材料科學家。1935年考入清華大學,1941年畢業于燕京大學獲碩士學位,1949年在美國伊利諾伊大學獲陶瓷學博士學位,1950年回國。曾任中科院冶金陶瓷所研究員、研究室主任,上海硅酸鹽所副所長、所長,中科院黨組書記、副院長等職。我國無機材料科學技術的奠基人和開拓者之一。1980年當選為中國科學院院士,1994年當選為中國工程院首批院士。

■俞陶然

作為我國無機材料科學技術的奠基人和開拓者之一,嚴東生被譽為“出將入相”式的人物——作為“將才”,他帶領團隊解決了我國重大國防工程項目的材料難題,為大型粒子對撞機提供了閃爍晶體;作為“良相”,他曾擔任中國科學院黨組書記、副院長,為中國科技體制改革、建立國際合作關系作出了重大貢獻。

如今,雖已近百歲,嚴東生仍念念不忘材料科學的未來發展方向,念念不忘青年科技人才的成長,念念不忘國家發展和民族復興。

2013年6月11日,神舟十號飛船在酒泉發射成功,中國的載人航天事業再次成為全球矚目的焦點。在這艘飛船上,有一個名為“天線窗”的部件,它具有優越的防熱性能,確保了宇航員與地面指揮控制中心的通訊。

而“神舟”系列飛船天線窗所用的耐高溫燒蝕材料,則是由我國著名材料科學家、中國科學院院士、中國工程院院士嚴東生主持研制的。這種獨創的高溫復相耐燒蝕復合材料,獲1981年度國家重大發明獎一等獎。

嚴東生院士不僅是一位杰出的科學家,也是我國科技界享有崇高聲望的領導人。上世紀80年代,他擔任中國科學院黨組書記、副院長,在改革開放初期領導了中國科學院的改革,并推動中科院與國外眾多知名科學團體建立了合作關系,使一大批中國的年輕科研人員走出國門,到發達國家深造。

如今,已96歲高齡的嚴先生,依然關心著中國材料科學的發展

親情:家族扶助學有成

1918年2月10日,嚴東生出生在上海,滿月后隨父遷往北京。父親嚴治畢業于國立北洋大學土木工程系,長期擔任京漢鐵路局工程師。不幸的是,46歲時,嚴治因染上傷寒而英年早逝,那一年,嚴東生才6歲。

從那以后,嚴東生和他的姊妹、弟弟六人全靠母親一人撫養。母親朱淵畢業于杭州女子師范學院,受過良好的教育。“但她身體不好,經常咳血,倒不是肺病,而是喉嚨血管很容易破。”一講起母親,嚴先生就向采集小組成員們打開了話匣。嚴母雖然病弱,卻非常堅韌、好強,從不訓斥孩子。這種性格深深地感染了嚴家兄妹六人,成為他們讀書向上的動力。除了母親的悉心教育,嚴東生所在的大家族也給予了兄妹六人大力資助。嚴東生的二姑公陳叔通是著名愛國民主人士,在他的倡導下,各家親戚捐款設立了家庭基金,由大伯操作,接濟六兄妹的學習和生活。

在溫馨、殷實的家族環境下,嚴家六個子女都學有所成:大姐嚴棻畢業于燕京大學,二弟嚴機曾任長春汽車廠研究所總工程師,三弟嚴棠曾任廣東中山醫學院附屬第二醫院的院長,四弟嚴棣是美國密歇根州立大學數學系的終身教授,小妹嚴杜是北京大學教授。

談到成才的原因,嚴東生除了歸功于母親和親戚們的支持,還對他讀過的學校大加贊賞。從11歲到17歲,他在北京崇德中學住讀。這是一所英國教會學校,從那里走出了楊振寧、鄧稼先、梁思成等一批名人。該校的英語、世界歷史等課程都由英國人講授,這種語言環境使嚴東生在高中時就能通讀英文名著,并用英語寫長篇文章。“我的英語和母語說得一樣流利,靠的正是那時打下的底子。”嚴先生對采集小組成員們說。

中學畢業后,嚴東生的大伯希望他報考稅務學校,今后可以捧個“金飯碗”,但他的第一志愿卻填了清華大學化學系,因為積貧積弱的祖國催生了他心中的一個夢想,那就是“科學救國”。而化學,是他最喜歡的學科。

愛情:比翼雙飛伴終生

1935年,嚴東生如愿考入清華大學化學系。大學一年級時,他接受了一流的通識教育:吳有訓、薩本棟教普通物理,張子高教普通化學,雷海宗教中國通史,蕭蘧教經濟學,葉公超教高等英語……這為嚴東生深厚的綜合素養打下了堅實基礎。

群英薈萃的清華園,培養了眾多人才,僅嚴東生所在的班級,就出了不少名人,如獲得國家最高科技獎的葉篤正院士、中國外交部原副部長章文晉、著名美籍華人工程師施銓元。

1937年7月7日,“盧溝橋事變”爆發。7月29日,北平失陷。正在讀大二的嚴東生本想隨清華師生南下,但由于要照顧體弱多病的母親,只得留在北平,轉入了有美國背景、未被日軍占領的教會大學——燕京大學。這所名校的最大特色是崇尚自由學風,鼓勵學生自學。在這種教學模式的培養下,嚴東生練就了獨立研究課題的能力。

在燕大校園,嚴東生以優異成績獲得碩士學位,并收獲了愛情——與同班同學孫璧媃結成一生的伴侶。孫璧媃嫻靜好學,大三時初學德文。那時,轉學到燕大的嚴東生已學過兩年德文,就自告奮勇輔導孫璧媃學習,兩人逐漸培養出感情。談到他的愛人,嚴東生深情地說:“璧媃也是研究化學的,退休前是上海交大的化學系主任。我們早過了‘鉆石婚’啦,這么多年的共同生活讓我感到,一個和諧的家庭,對人的狀態有積極的影響。”
 

從燕大畢業后,與嚴東生一樣,孫璧媃也被推薦去美國留學,但為了解除丈夫的后顧之憂,她放棄了這個機會。解放后,孫璧媃進入上海交大化學系從事教學和科研工作。他們不僅在事業上有共同語言,在業余愛好上也興趣相投——每天晚飯后放幾段世界名曲,夫妻倆一起欣賞,聽完后交流感受,其樂融融。

1946年,受燕京大學化學系主任竇維廉推薦,嚴東生踏上了赴美留學的航程。在伊利諾伊大學,他主修陶瓷工學,輔修無機化學。1949年春,他以全A成績獲得陶瓷學博士學位,并被授予四個榮譽學會的“金鑰匙獎”,這在畢業生中是罕見的。畢業后,他受邀留在伊利諾伊大學做博士后,繼續從事陶瓷等無機材料的研究。
 

愛國情:許身報國積碩果

正當嚴東生科研之路一片坦途時,祖國的政治局勢牽動了游子的心弦。嚴東生和華羅庚、殷之文等十幾名同學加入了留美中國科學工作者協會伊利諾伊大學分會,每兩周聚會一次,談論中國政局。聚會上,他們看了毛主席的著作,還在《華僑日報》上看到解放軍進入上海后睡在街頭的報道,都非常感動,萌生了回國參與建設的想法。

那時,嚴東生獲得的待遇優厚,對于他想解除博士后合約的念頭,許多美國朋友表示很不理解,勸他不要走。要知道,一個處在科研“黃金期”的年輕人,一旦回到內戰剛結束的中國,科研生涯勢必受到影響。但在嚴東生看來,他走上科研道路,就是為了“科學救國”;他赴美留學,也是為了“科學救國”;如今,新中國即將成立,他怎能不回到祖國懷抱,用自己的才華實現這個夢想?

1950年,在克服美國當局設置的困阻后,這位愛國青年乘船途經香港,回到了故土。當踏上天津塘沽港碼頭時,他看到了愛妻孫璧媃和兩個孩子的身影,淚水頓時奪眶而出……

在百廢待興的新中國,嚴東生出眾的科研實力和管理能力得到了充分釋放。

1954年底,中央組織部發出調令,任命嚴東生為中國科學院上海冶金陶瓷研究所研究室主任,主持無機材料研發。20世紀中葉,國際上對新型無機材料的研制不斷取得新的突破,嚴東生的學成回國,讓國人掌握了該領域的前沿動態。

包頭白云鄂博的鐵和稀土共生礦,是新中國發展重工業的資源寶庫,但包頭鐵礦石的含氟量極高,在冶煉過程中會侵蝕耐火材料。于是,嚴東生帶領團隊開展科研攻關,為包鋼煉鐵高爐各部位的選材提供了一整套解決方案。

嚴東生帶領團隊發明了金屬—陶瓷過渡型復合涂層,解決了火箭高速飛行進入大氣層時,會因與大氣摩擦而損毀的難題,已成功應用于多種火箭發動機上。他主持研制的耐高溫燒蝕材料也獲得成功應用,獲得了1981年國家重大發明獎一等獎,這種材料作為“神舟”系列飛船天線窗的框架材料,仍在現役使用。

事業情:建言獻策為“良相”

嚴東生不僅在科研中展現出“將才”的一面,多次取得重大成果,還參與了新中國的科技發展戰略決策,為成為“良相”打下了基礎。1956年,黨中央提出制定《1956~1967年科學技術發展遠景規劃綱要》(下稱《規劃》),號召“向科學進軍”。參與討論和制定《規劃》的科研人員大多是德高望重的老科學家,而年僅38歲的嚴東生也在受邀之列。1962年,嚴東生出席廣州會議,參與制定了我國下一個十年科技規劃。

“文革”期間,嚴東生受到沖擊,一度離開科研領導崗位。但幸運的是,他一直沒有遠離心愛的科研工作。

1977年7月,嚴東生收到一封會議邀請函,邀請他參加8月4日在人民大會堂舉行的全國科教工作座談會。

那次會議的受邀者共有33人,包括蘇步青、吳文俊、葉篤正等全國科技界、教育界的精英,而主持會議的是剛剛復出的鄧小平。“8月4日那天,在人民大會堂臺灣廳,小平同志一坐下就用濃重的四川口音對大家說:‘這次召開科學和教育工作座談會,主要是想聽聽大家的意見,向大家學習。外行管內行,總得要學才行。’會議一共開了9個半天,鄧小平一天不落地參加了整個會議。各位專家依次發言,鄧小平不時插話、提問,使會場上的討論越來越深入。”嚴先生回憶道。
 

在談到高校課程設置時,嚴東生對小平同志說:“理科大學的學生究竟應該如何培養?現在是學的面太窄了。我們希望大學的專業不要分得太細。專業窄,知識易碎,到研究單位工作困難,結合典型產品進行教學有問題。”在作中心發言時,他著重談了科技規劃制訂和科研組織管理問題:“科技不僅本身可以現代化,而且要走在前面,為工業、農業和國防現代化作貢獻。要搞好大協作,搞好協調分工,這是社會主義制度優越性的體現。我們物質條件比人家差,發揮制度優越性,是我們趕超的本錢。”在發言過程中,鄧小平不時提問,嚴東生一一作了回答。

就是在這次座談會上,經過與科學家、教育家的討論,小平同志作出了恢復高考、召開全國科學大會這兩項重要決定。中國的歷史從此翻開了新的一頁。
 

1980年,嚴東生當選為中科院學部委員(院士)。1981年,當選為中科院副院長。1984年,他任中科院黨組書記、副院長。總結在中科院領導崗位上作出的業績時,嚴先生說了兩個詞:“改革”和“開放”。

改革的中心議題是科技體制改革。1984年11月,嚴東生代表中科院黨組向黨中央和國務院領導匯報了《中國科學院科技體制改革的匯報提綱》,并獲得批準。改革的另一個中心議題是如何在“十年浩劫”后,調整中科院下屬各個研究所的科研方向,趕上發達國家的步伐。為此,嚴東生帶領團隊,花兩三年時間跑遍了全國各省市的15個中科院化學學科研究所。他們在每個所待一周左右時間,聽所領導的匯報,與他們一起討論,確定了各所在新時期的主要任務。

嚴先生說的“開放”,是指在上世紀80年代,中科院與發達國家的主要學術團體建立了合作關系,如美國科學院、英國皇家學會、瑞典皇家科學院、德國馬普學會,并輸送了一大批科研人員去國外做訪問學者。在建立合作關系的過程中,嚴東生展現了“科學外交家”的風范。

上世紀90年代初,從中科院領導崗位退下來的嚴東生敏銳地發現了納米材料研究的國際趨勢。在他的大力推動下,“納米材料科學研究”成為國家“攀登計劃”首批項目之一,該項目在5年后又被列入國家“973”計劃,至今仍在繼續拓展。而他倡導并組建的中科院高性能陶瓷與超微結構開放實驗室,已成為同類國家重點實驗室中的佼佼者。

友情:閃爍晶體跨國緣

2012年7月4日,歐洲核子研究中心宣布,大型強子對撞機的CMS和ATLAS兩個對撞點的實驗顯示,他們發現了一種新粒子,其特性與被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子一致。消息傳來,嚴東生十分欣喜,因為CMS探測器上的鎢酸鉛(PWO)閃爍晶體是他帶領團隊研制的,正是這種晶體,捕捉到了“上帝粒子”的蹤跡。

據嚴東生介紹,從上世紀80年代初起,他就帶隊為歐洲核子研究中心研制閃爍晶體,并與諾貝爾獎得主丁肇中結下了深厚的友誼。

1982年,丁肇中在北京找到了嚴東生。當時,丁肇中在歐洲核子研究中心主持建造大型正負電子對撞機中的L3探測器,準備采用新型鍺酸鉍(BGO)閃爍晶體做探測器中的電磁量能器,從事高能物理實驗研究。閃爍晶體是一類用人工方法生長的晶體,在高能粒子的撞擊下會把粒子的動能轉變為光能。科學家根據儀器記錄下的發光曲線,就能判定高能粒子的性質,從而發現新的粒子。

一見面,丁肇中就問:“你們能不能做閃爍晶體BGO?尺寸要很大很長。”嚴東生立即答應了下來,因為他意識到,參與這項工程具有重要的科學意義,而他長期領導的中科院上海硅酸鹽研究所,在閃爍晶體領域已有一定的積累。于是,他立即組織硅酸鹽所的科研團隊進行攻關,開發出一套新的生長工藝,并建立了生產流水線。從這條流水線上輸出的“Made in China”晶體,在與美、法、日等國的競爭中勝出,最終拿下了L3探測器所需要的12000根BGO晶體的供應合同。

從那以后,丁肇中碰到同行就說:“誰要BGO晶體,就去中科院上海硅酸鹽研究所!”2007年10月,丁肇中夫婦到上海后專程去拜訪了嚴東生夫婦。1994年,歐洲核子中心決定建造大型強子對撞機,用它來尋找質量之源——希格斯玻色子。要捕捉到它的蹤跡,就需要用數以萬計的PWO閃爍晶體打造出CMS探測器的“心臟”——電磁量能器。
 

歐洲核子研究中心找到嚴東生,并得到了肯定的答復。2003年底,已經85歲高齡的他,仍親自領導PWO晶體課題組進行攻關。在一次與歐洲科研人員的會談中,這位老人居然在不看書面材料的情況下,準確無誤地說出了一連串PWO晶體的性能測試數據,引起了與會者的驚嘆。有段時間,生長PWO晶體用的原料質量不穩定,他親自跑到江蘇昆山的原料生產廠,與工廠領導和師傅們溝通,討論提高原料質量的方案。2004年,預生產的350根晶體在歐洲核子中心及意大利、美國等地分別進行性能檢測,結果顯示,它們的發光量比俄羅斯提供的高20%~40%,綜合性能更佳。2008年3月,上海硅酸鹽研究所向歐洲核子中心成功交付了約5000根高質量的大尺寸PWO閃爍晶體,并被該中心授予“晶體獎”和“工業成就獎”。那時,作為項目主持人的嚴東生已是90歲高齡。

如今,96歲的嚴東生仍關心著材料科學的發展。他告訴采集小組成員們,介孔材料是材料科學界的一個研究熱點,孔徑在2納米至50納米的被稱為“介孔”,具有這種孔道結構的納米材料有許多特殊性能。將這種材料修飾、組裝后,能把汽車尾氣中的有害氣體轉化成無害物質。目前,中科院上海硅酸鹽所研發的汽車尾氣凈化裝置已通過中試,汽車跑了8萬公里,依然有95%的凈化功能。“汽車尾氣是PM2.5的主要來源之一,所以我覺得,介孔材料凈化裝置會有廣闊的應用前景。”嚴先生說道。(作者俞陶然 解放日報社記者)

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