继承传统，发扬光大

在黄昆院士学术思想研讨会暨黄昆院士逝世10周年追思会上的讲话

夏建白 中国科学院半导体研究所 2015年7月6日

首先我简单介绍一下黄昆先生的学术成就：

一、黄散射

理论上预言了晶体中点缺陷引起的X射线漫散射。1946年莫特对他的研究生黄昆提出了两个问题：一个是小角晶粒间界能量的理论计算，另一个是缺陷对晶体固态X射线反射的效应。黄昆选择的主要依据是自己的基础和理论的实用性。黄昆说：“由于我所学的物理学基础课程十分侧重于系统性理论，对于解决晶粒边界问题我不知道如何下手，因而我就选择了关于X射线的题目。另一个原因就是注意到了理论工作的实用性。”

黄昆先生的理论预言当时没有引起人们的注意。莫特对这一结果很感兴趣，建议黄昆去找当时著名的X射线晶体学家Guinier教授，希望引起他的注意，使漫散射在实验上得到证实。但当时黄昆只是一个博士生，他自己说：“我发现我是如此的胆怯，以致未敢去赢得这位著名人物的注意。”直到20年后漫散射才第一次得到实验证实。现在漫散射已经成为研究晶体中点缺陷的一种专门的X射线技术，称为黄氏漫散射。

二、黄方程

为长波长光学振动和光相互作用的唯象处理建立基础的一对方程。1950年黄昆博士毕业以后到利物浦大学当博士后。当时利物浦大学理论物理系的同事弗勒里希在研究电介质。在茶歇时“作为介电极化基础的微观细节常被提出来讨论。由于这些介电问题的微观处理的固有的复杂性，这些讨论和我所记得的光学振动的微观模拟强烈吸引了我。”

黄昆利用与弹性力学的对比，巧妙和完美地提出了一对唯象方程，描写晶格的光学振动与晶体光学性质的相互作用。黄方程的一个最重要应用，就是将静电学方程与唯象方程联立求解，得出在长波长极限下，纵与横光学波的频率比：

黄昆在这项工作中，独立思考，开辟自己的道路。如果跟着别人，在光学振动的微观模型上继续往下做，那永远也跳不出来。这充分体现了黄昆先生的风格，从复杂问题中抽出最本质的东西。他说：“光学振动的微观模型强烈地吸引了我，再加上我特别不善于处理复杂的细节问题，就构成了我在形成唯象方程论文的总背景。”

三、黄-李因子、多声子跃迁理论

1947年在布里斯托大学的一个发光专题讨论会上，一个演讲者讲到与F-心有关的非常宽的吸收带。他说：“大的带宽说明了有几十个晶格声子能量的变化。对这个问题的理论处理将需要一个令人难以接受的高阶微扰。”这个报告给黄昆留下了深刻的印象。为了处理几十个声子的问题，黄昆引入了位形坐标。电子跃迁总是伴随着邻近原子位置的重新调整，这个调整过程称为晶格弛豫。

在这基础上黄昆第一次得出了与晶格弛豫有关的晶体缺陷中心电子跃迁的系统理论，这些跃迁的特点是同时发射或吸收一定数目的晶格声子。这个晶格声子数目称为黄-李因子。同时，还发展了无辐射跃迁理论。这个理论推动了以后许多的理论和实验研究。

这项工作的关键在于提出了位形坐标，摆脱了微扰论。另外还归功于黄昆深厚的数学功底。在不同坐标原点的位形坐标下的积分需要一些特殊函数的知识，黄昆非常漂亮地解决了这一问题，得出了完全解析的、不需要数值计算的结果。

四、黄-朱模型

1985年德国Cardona小组做了超晶格共振拉曼散射实验，理论解释时，围绕超晶格光学振动模边界条件的争论，也就是关于静电学边界条件还是力学边界条件的问题，使许多物理学家感到迷惑。黄昆、朱邦芬通过用偶极子晶格模拟光学振动，得到了一个模型。它通过参数化，能得到在长波极限下与介电连续模型相一致的结论，并且它的计算量比真实微观模型要少得多。这一模型解决了长期以来关于边界条件的争论，被国际上称为黄-朱模型。在这基础上，黄昆等又发展了一个超晶格中光学声子拉曼散射的细致的微观理论。

总结黄昆先生这一辈子：

     1. 他是个绝顶聪明的人（先天条件）。

2.在大学期间（燕京大学、西南联大）努力学习，打下了非常坚实的基础。掌握了当时最先进的量子力学、高等数学、固体物理（后天的努力）。

3.二战结束后，处于当时国际上固体物理研究的中心，有名师莫特、波恩，还有一批优秀的同行弗勒里希等（环境的影响）。

4.独特的研究风格：独立思考，不纠缠问题的细节，抓住问题的本质，用简单的物理模型，解决最本质的问题。黄昆先生介绍自己的研究经验有：（1）选择一个真正值得关注的课题是最重要的。（2）找到一个有效的方法去解决问题的能力，是同样具有决定性意义的。（3）要正确理解自己研究工作所得到最初结果的意义。（4）在学习知识上，不是越多越好，而是要与自己驾驭知识的能力相匹配。

怎样向黄昆先生学习？首先当然要学习黄昆先生的论文和著作。但读黄昆先生的论文和著作有一定难度，大家又都很忙，没有时间。我这里向大家推荐两本书：《半导体物理学》，黄昆、谢希德著，科学出版社；《固体物理学》，黄昆著，北京大学出版社。大家读这两本书，从中学习黄昆先生如何引入物理概念、分析问题和解决问题，会大有收益的。

让我们向老一辈科学家黄昆先生、王守武先生、林兰英先生、王守觉先生学习，继承他们的优秀传统，发扬光大，我相信半导体所会越办越好，年青人会一代胜过一代。谢谢。

 参考文献：黄昆，我的研究生涯，岁月留痕《物理》四十年集萃，本书编委会编，张树霖、王建朝译，214页，中国科技大学出版社，2012年。