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王大珩(光学科学家)

人物生平

求学阶段

王大珩1929年就读于青岛礼贤中学。1936年毕业于清华大学物理系,1938年考取留英公费生,赴英国伦敦帝国理工学院攻读应用光学,1941年转入雪菲尔大学,在世界著名玻璃学家W.E.S.特纳教授指导下进行有关光学玻璃的研究。1942年受聘于伯明翰昌司玻璃公司,专攻光学玻璃研究,直至1948年回国。

王大珩在英国学习期间,最早发表的一篇关于光学设计的论文,论述了光学系统中各级球像差对最佳像点位置和质量的影响,提出了用优化理论导致以低级球差平衡残余高级球差并适当离焦的论点。该文所阐述的一些思想,至今仍是大孔径小像差光学系统设计中像差校正和质量评价的重要依据,多次被国内外有关着作引用。

王大珩在英学习和工作期间,大部分时间从事玻璃研究,当时正是第二次世界大战期间,光学仪器在战争中的应用,受到交战各国的重视,光学玻璃的制造技术是保密的。王大珩所在的昌司玻璃公司,是世界上极少数也是最早从事光学玻璃生产的厂家之一,他在此所做出的许多研究结果都没有公开发表。他是英国最早研究稀土光学玻璃的两人之一。曾获得过专利。他发展了V—棱镜精密折射率测定装置,并在英国制成商品仪器,获英国科学仪器协会第一届青年仪器发展奖。后来他在国内把V—棱镜折光仪进一步研制推广。

回国初期

1948年王大珩回国。先到上海,后辗转由香港经朝鲜到了刚解放不久的大连,参加创建大连大学,并主持创建应用物理系,任系主任。在当时物质条件极端困难的情况下,依靠自制仪器当年为全年级学生开设大学普通物理实验课程。

1951年中国科学院邀聘王大珩去北京筹建仪器研制机构。1952年中国科学院仪器馆在长春成立。后来于1956年改名为长春光学精密机械研究所,他被任命为馆长、所长。该所在他的领导下,30多年来为发展中国应用光学研究及光学仪器制造从摇篮而成为重要科研基地。

光学设计是仪器馆最早取得成绩的科研领域。王大珩亲自领导建立了光学设计组,并举办过若干次全国光学设计训练班。后来,在这里受启蒙基本训练的许多人,成为很有成就的光学科学家。光学玻璃是仪器馆成立初期的重要科研成果。在以龚祖同先生为首研制成功中国第一批光学玻璃的过程中,王大珩运用他在英国工作的经验,在玻璃配方、退火工艺及测试技术等方面做出了重要贡献。

1958年,长春光机所以研制高精光学仪器的“八大件”而闻名全国科技界。它们是:一秒精度大地测量经纬仪,一微米精度万能工具显微镜,大型石英摄谱仪,中型电子显微镜,中子晶体谱仪,地形测量用多臂航摄投影仪,红外夜视仪以及系列有色光学玻璃。这是王大珩创办仪器馆以来所花费心血的结晶,也孕育了1961年中国第一台激光器在这里诞生以及后来做出更为重要的成绩。

从60年代开始,王大珩和他领导的长春光机所转向以国防光学技术及工程研究为主攻方向。先后在红外微光夜视、核爆与靶场光测设备、高空与空间侦察摄影、空间光学测试等诸多领域做出了重要贡献。他参加了中国第一次核爆试验,指导改装了高速摄影机用于火球发光动态观测;他为建立国防光学工程的学科基础,最早在国内领导大气光学和目标光学特性的研究;他在太阳模拟器和空间侦察照相机的研制中提出了先进的技术方案。特别是靶场光测设备,他领导了多种型号的研制工作。

60年代初,为适应国防工程的要求,国家提出研制大型精密光学跟踪电影经纬仪的任务。就当时中国的技术水平而言,完成这一任务有很大困难,但是在王大珩的号召和指导下,经过5年的不懈努力,终于研制出超过原设计指标的中国第一台大型光测设备,开创了中国独立自主地从事光学工程研制和小批量生产的历史,在这项工程中,王大珩任总工程师。

当时对于如何承担靶场跟踪经纬仪任务,曾出现过搞“半杆子”还是“一杆子”的争议。所谓“半杆子”就是说长春光机所作为科研机构,应只搞攻关研究——“上半杆子”,而整套设备的制造则应由产业部门和工厂来承担。所谓“一杆子”则是从研究攻关到出产品“一杆子到底”统由长春光机所完成。王大珩主张“一杆子”做法。实践证明王大珩的论点是切合实际的。从此,在中国科学院范围内,为研究发展高精技术设备确立了“一杆子”的传统。

1974年,在中国对美实施“乒乓外交”后,王大珩率中国激光科技代表团去美国考察。这是建国后中国第二个访问美国的学术代表团,对促进中美激光科技学术交流颇有影响。

文革以后

1977年,中国参加国际米制公约组织,王大珩代表中国参加国际计量大会和国际计量委员会工作。从1979年至1992,他当选为国际计量委员会委员,连任三届达13年之久。1978年中国计量测试学会成立,他当选为副理事长,1983年当选为理事长,1989年被推举为名誉理事长。王大珩多次呼吁加强计量的基础研究,在他的倡导下,成立了由中国计量科学研究院和北京大学等单位联合的“计量测试高技术联合实验室”。

1980年5月,中国向南太平洋发射远程运载火箭。长春光机所研制的电影经纬仪和船体变形测量系统两项光学工程,出色地完成了火箭再人段的跟踪测量任务,独立解决了当今世界远洋航天测量的平稳跟踪、定位、标定、校正的抗干扰等技术难题。王大珩在测量船的光学测量布局和船体摇摆及挠曲与实时修正方面均有重要创造。

1979年,由于在中国国防光学科研中所做的贡献,王大珩荣获全国劳动模范称号。1985年,“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”项目获国家科学技术进步特等奖,王大珩是首席获奖者。

1983年,王大珩调任中国科学院技术科学部主任,1983年至1987年兼任中国科学院空间科学技术中心主任、总工程师,参与领导中国科学院卫星工程,为中国载人航天工程有关科学技术领域的发展起到了推动作用。1985年王大珩被选为国际宇航科学院(IAA)院士。同时还担任过中国科协副主席,北京市科协主席。他还是中国仪器仪表学会第三届理事长。中国照明学会名誉理事长。在国内召开的历次激光会议、国际遥感会议、国际高速摄影和光子学等会议上,他都曾担任主席。1991年他又当选为国际光学工程学会会士。

王大珩在就任中国科学院技术科学部主任期间,为了发挥学部对国家重大科技及经济问题的咨询作用,倡导学部主动地就国家重大问题提出咨询性建议。得到各学部的赞同和决策者的赞赏。这项活动开展以来,已成为科学院各学部的主要任务之一。技术科学部提出过的咨询建议有发展中国的微电子技术;加速发展通讯技术、有关钢铁工业的发展路线、有关工科高等教育的改革问题、机电工业与高技术、高技术产业化的若干问题等等。后来又提出了发展中国信息基础设施的建议。

1984年美国总统里根提出开展中美太空科学与应用合作建议,王大珩积极支持并参与由国家科委牵头的中美合作相关工作。

1988年春,以美国为首发起国际空间年(ISY)活动,旨在协调各国有关全球环境研究的空间计划,将保护和改善人类全球生存环境的“行星地球使命计划”作为国际空间年的首要任务。1989年第44届联合国大会正式宣布1992年为国际空间活动年。美方邀请中国参加并作为发起国,王大珩受命代表中国参加这项工作。中国为此成立了国际空间年中国筹委会(ISY—CPC),王大珩任主任委员。在任期问,王大珩不遗余力地联系国内有关利用空间技术的14个部、委联合工作,不辞辛劳先后七次出国参加会议,并促成一系列国际活动。

1992年4月中国科学院学部大会上王大珩和其他五位学部委员(院士)联名向中央建议成立中国工程院,与中国科学院处于同等学术地位。这一建议得到党中央和国务院批准,工程界因此甚受鼓舞,这对进一步调动工程技术人员的积极性,将有深远的影响。1994年6月中国工程院正式成立。王大珩被中国科学院推荐并当选为第一批工程院院士之一,任第一届主席团成员。

王大珩曾先后当选为第三、四、五、六届全国人民代表大会代表。第三、七届全国政协委员。

逝世消息

“两弹一星功勋奖章”获得者,中国科协副主席、中国科学院院士、中国工程院院士,国际宇航科学院院士,著名光学家,中国近代光学工程的重要学术奠基人、开拓者和组织领导者,杰出的战略科学家、教育家王大珩先生,因病于2011年7月21日13时02分在北京逝世,享年96岁。

个人作品

七彩的分光(七彩的分光)

《七彩的分光》应用光学家王大珩,讲述自己从事光学研究的经历和故事。主要内容包括:出生地的秘密、祖父的丹桂、16岁的私塾先生、驻日公使寻访穷留学生、学业荒芜两鬓丝、八旬老父自题挽联抱憾而终、踩着板凳上黑板、鸡兔同笼的教益、小圣人挨板子、水碗中弯折的筷子、一个人得了两块银盾、“抠门儿”老子、考上了三所大学、最崇敬的老师、与钱三强莫逆相交70载、南下逃难等等。

主要影响

概述

王大珩先生对中国技术光学、激光、光学计量、光学玻璃和光学工程等研究较深,指导研制成功多种光学观察设备,为中国应用光学、光学工程、光学精密机械、空间光学、激光科学和计量科学的创建和发展做出杰出贡献。

王大珩先生的主要成就有建立了中国科学院长春光电所;与王之江院士一起主持了中国第一台激光器的研制;建议设立863项目;参与了航天测试的研制工作,研制了跟踪经纬仪;关注计量研究工作,担任国际计量委员会的委员;关注中国的遥感工作,中国发射的一系列遥感卫星,是在王大珩的指导下进行的;建议成立中国工程院;建议中国自制大飞机;建议中国设立光学工程专业;建议成立中国光学学会和中国仪器仪表学会;建议科学院和工程院做国家的咨询工作;建议重视中国的人才培养;对中国的仪器仪表发展,提出了一系列的建议等。

科研贡献

从20世纪60年代开始,王大珩和他领导的长春光机所转向以国防光学技术及工程研究为主,先后在红外和微光夜视、核爆与靶场光测设备、高空和空间侦察摄影等诸多领域做出了重要贡献。他参加了中国第一次核爆炸试验,指导改装了普通高速摄影机用于火球发光动态观测;他为建立国防光学工程的学科基础,最早在国内领导开展大气光学和目标光学特性研究;他在太阳模拟器和空问侦察相机的研制中提出了先进的技术方案。

光学玻璃的光学均匀性是光学玻璃的重要质量指标之一。王大珩在长春光机所领导的多种国防光学工程项目中,大尺寸特殊优质光学玻璃是不可缺少的关键材料,这是工程项目能否达到高性能的技术基础,也是长春光机所光学玻璃的特色。这类玻璃尺寸大,光学均匀性要求高,玻璃中不仅残余应力小,还要求是对称分布,因此只有从玻璃退火的基研究入手,采用新工艺技术对大尺寸玻璃作超精退火处理,才能达到目的。王大珩为此进行了创造性的工作。他认为由退火过程引起的光学不均匀性,内部热应力的作用是主要因素。这一思想,是他在英国工作期问从实验中体会到的。四十年后,由他指导的博士生进一步证实:玻璃退火引起的折射率增值与热应力成正比线性关系。这一结论对于提供大块光学玻璃以保证光学成像质量至关重要。

在王大珩领导长春光机所承担靶场跟踪经纬仪任务的过程中,曾出现过“半杆子”和“一杆子”的争论。所谓“半杆子”就是说研究所只要搞设计和技术攻关研究,整套设备的制造应由产业部门承担;“一杆子”则是从研究到出产品“一杆子到底”全部由研究所完成。王大珩在深思熟虑后认为:当时的产业部门尚不具备制造此类高精度光、机、电一体化装备的条件;加之承担这类任务,在技术准备方面需要同时研制加工工具和检测没备。这些工作的难度不亚于研制经纬仪本身。王大珩的这一思想,也对以后中国科学院内甚至国内许多工程技术型研究所的办所方针起到了借鉴作用。

1980年5月,中国向南太平洋发射远程运载火箭试验中,在王大珩领导下,长春光机所等研制的激光、红外、电视、电影经纬仪及船体变形测量系统两项光学工程,出色地完成了火箭再入段的跟踪测量任务,独立解决了当今世界远洋航天测量的稳定跟踪、定位、标校和抗干扰等技术难题。

1965年,王大珩参加了中国第一颗人造地球卫星的总体方案工作,任中国科学院地面设备组负责人、总体设计组副组长。他对卫星采用的跟踪体制及地面跟踪系统的具体技术路线,提出了有见地的看法,并得到采纳。

王大珩是中国航天相机技术研究的开拓者,20世纪60年代中,他在长春光机所组建空间对地摄影技术组,后来以这个组的技术骨干为基础,在北京扩建了中国首支航天相机研制队伍。在他的主持下,1975年成功研制出首台航天相机。在初期的型号研制中,他极力主张棱镜扫描式全景相机,实现大面积对地普查观测;采用同步对星体摄影作为定位手段,取得了良好效果。在以后多次相机总体方案论证会上,王大珩十分关注空间恶劣热真空环境下光学系统及光机结构的动力学特性,保障了相机在空问的稳定运行并获得高清晰度图像。

1967年在王大珩的组织领导下,长春光机所承担大型太阳模拟器的总体设计、加工、组装及检测。为了达到规定的光照均匀度,专门开展了特殊的照明光学设计。在采用多个点弧灯的拼接设计中,基于后期光源输出功率的新变化,王大珩毅然决定将原方案的37个灯改为19个灯,从而大大简化了工程结构,提高了运行的可靠性和可操作性,取得了满意的实验结果。

20世纪60年代初,激光科学在世界上初露锋芒。王大珩敏锐地预见到新学科的发展前景,他在承担重大国防任务的同时,积极支持青年科学家进行激光技术的研究。1961年9月,中国第一台红宝石激光器诞生于长春光机所。王大珩在激光器的结构设计中起了重要指导作用。1963年9月,中国科学院召开受激光发射工作会议,他提出建立专门研究机构的建议。1964年,中国第一个激光专业研究所(上海光学精密机械研究所)成立,他兼第一任所长,组织并指导了激光科研的深入开展。1980年以后,他多次在上海、北京、厦门等地主持国际激光会议。

1986年,在国家高技术863计划中,他坚持列入强激光技术主题,其后,国内建立了强激光联合实验室。1989年初,基于国际上激光核聚变研究的新进展,他与几位核科学家及激光专家向国家提出开展激光核聚变研究的建议,得到中央领导的支持,使中国成为拥有该类设备的少数几个国家之一。王大珩在以后多次关于强激光的研讨会上,要求大家重视激光的光束质量问题。

1976年,由中国科学院和国防科工委联合组织,王大珩主持编写了全国第一个遥感科学规划,推动了中国遥感工作的迅速发展。1979年,在王大珩的倡议和领导下,中国科学院长春分院在长春组织了一次综合性的航空遥感试验,全国有60多个单位400余人参加。其后,在他的主持下,实施了“地球资源光谱信息及其应用”研究计划。有中国十多个单位参加的全国范围野外测试历时三年,完成了包括岩矿、水体、土壤、植被、农作物等多方面的地物光谱测量。王大珩还参与中国遥感卫星地面站建设,他对地面站的选址定点,机房建设,人才培养,运营服务等多方面提出指导建议,为中国遥感卫星地面站系统成为国家空间信息的基础设施和全国广大遥感用户重要的技术支撑体系做出重要贡献。

早在留英期间,王大珩曾学习色度学,回国后他一直关注中国色度学应用于国民经济中的诸问题。20世纪70年代初,中国着手发展彩色电视广播事业。为培养彩电专业人员,1973年广播事业局在长春及西安举办了彩色电视学习班。王大珩为此编写了《彩色电视中的色度学问题》一书,向全国几十个单位近百人,讲授了色度学原理,指导设计了彩色电视摄像机中的分色棱镜,解决了当时彩色电视中的彩色复现问题。他还一直关心建立中国色度标准。

1988年,在他的积极倡导下,国家成立“全国颜色标准化技术委员会”,他任第一届委员会主任委员。1994年,由他主持的“中国颜色体系问题研究”课题组制定的《中国颜色体系》、《中国颜色体系样册》正式通过国家标准审查,并作为国家标准公布实施。在他的倡议和推动下,《国旗国家标准》、《国旗颜色标准样品》等国家标准快速制定、制作完成。

王大珩是中国计量科学研究的开拓者之一。20世纪50年代,国家计量局初建,他被聘为技术顾问。当时他在仪器馆,指导开设了光度、温度、长度、电学等计量基准研究课题,多次代表国家计量局出国考察。后来成立中国计量科学研究院,长春光机所前期的计量研究工作,成了计量院某些工作的基础。

在1956年国家制订十二年科技远景规划时,王大珩是仪器仪表事业规划的主要执笔人,并任国家科技委员会仪器仪表专业组组长。1979年中国仪器仪表学会成立后,王大珩曾担任过理事长和名誉理事长。他曾组织专家向国家提出“关于加快仪器仪表工业发展的几点建议”。他积极指导中国仪器仪表学会组办多国仪器仪表学术会议暨展览会,多年来MICONEX在国内成功举办,已发展成为享誉国际仪器仪表界的知名盛会。2000年,王大珩再次与专家们联名向国务院领导提出加快仪器仪表工业发展的建议。“两部一委”为落实这些建议组成专家调查团,深入调查国内仪器仪表行业现状。王大珩当时85岁高龄,不辞辛劳地完成上海、浙江、重庆等地的调查研究,并指导写出了“加快中国仪器仪表产业发展的对策与建议”的研究报告。

教育事业

王大珩热心教育事业,特别关心国内光学专业人才的培养。建国初期,他和龚祖同先生共同建议在大学设光学仪器专业。为此,1952年最早在浙江大学成立了光学仪器系。1958年,他又倡导创办了以光学为专业的高等院校——长春光学精密机械学院(2002年更名为长春理工大学),他兼任院长,亲自制定专业、系的设置,并讲授基础课。“文化大革命”后,该校划归军工部门,成为兵器部门主要高等院校之一,该校至今已培养毕业生万余人。

1978年王大珩受中国科学院委托筹办哈尔滨科学技术大学(1995年更名为哈尔滨理工大学),兼任校长,该校后划归机械工业部。他仍是以上两所院校的名誉院(校)长。

80年代,王大珩虽然年事已高,而且领导工作繁忙,仍不遗余力地指导博士研究生。在选定研究课题上,他十分重视理论水平和实际动手能力并重。内容要有继续开展工作的前景或应用前景。他对学生论文的审阅修改,详尽而严格,对曾是自己提出的新概念、新思想等等内容,从不计较个人署名。

所获荣誉

1979年,获全国劳动模范称号。

1985年,靶场光测设备以“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”获国家科学技术进步特等奖,王大珩是首席获奖者。

1995年1月,获1994年度“何梁何利基金优秀奖”。

1999年,中共中央、国务院、中央军委决定,授予王大珩“两弹一星功勋奖章”。

2001年,荣获国家“863计划”特殊贡献先进个人称号。

王大珩光学奖

1996年,王大珩出资在中国科学技术发展基金会设立基金,以其一部分于1996年开始用于“中国光学学会科技奖”的颁发。在2000年3月31日举行的中国光学学会常务理事会会议上,决定将该奖的名称改为“王大珩光学奖”

为使“王大珩光学奖”得以连续发展,除王大珩教授在中国科学技术发展基金会设立基金外,又从以下单位募集了52.8万元资金。他们是:长春光机所20万元、西安光机所10万元、江西光学仪器厂10万元、成都光机所5万元、麦克奥迪公司3.5万元、上海光机所2万元、北京大学1.3万元、浙江大学0.5万元、重庆大学0.5万元,另有3个单位计1.5万元的捐款尚未到位。此项基金已与中国科学院长春光机所签署了《“王大珩光学奖”管理协议》,自2001年5月起该单位接受本会委托管理“王大珩光学奖”基金,并承诺在管理期间使基金总额在当年的基础上每年增加10%,协议有效期为5年。

实验班及奖学金

2005年7月,以荣誉院长王大珩名字命名的科学技术学院经过一段时间的酝酿,在长春理工大学(原长春光学精密机械学院)揭牌成立。

王大珩科学技术学院以培养创新型人才为目标,实行导师负责制,采取两段式培养,执行单独的教学计划,重点提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。首批180名学员是从6个学院的6个特色专业中选拔出来的优秀学生。

凡通过选拔进入王大珩科学技术学院创新实验班的学生,在参评校优秀学生奖学金的基础上,享受王大珩科学技术学院创新实验班专项奖学金,每生每年1000元。

铸造铜像

2015年9月16日上午,哈尔滨理工大学为老校长王大珩院士铜像落成举行了揭幕仪式,并举办了纪念王大珩诞辰100周年大会,近600师生代表参加了纪念大会。

社会任职

王大珩先生历任中国科学院长春光学精密机械研究所所长,中国科学院长春分院院长,中国科学院技术科学部主任,中国科学院空间科学技术中心主任;解放军总装备部科学技术委员会顾问;长春光学精密机械学院院长,哈尔滨科学技术大学校长;中国科学技术协会副主席,北京市科学技术协会主席,中国光学学会理事长,中国仪器仪表学会理事长,中国计量测试学会理事长,中国高技术产业化研究会理事长,大连大学物理与光电学院院长等职。

人物评价

谈起王大珩院士,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所原所长王家骐院士说:“王老将毕生精力献给了国家的光学事业,从国家战略层面指挥布局,是当之无愧的领军人物,是一位功勋卓着的‘战略科学家’。”“王老总是像慈父一样关怀着身边的每一个人,他不抽烟,不喝酒,为人非常随和。王老培养、提携了很多年轻人,我也是其中之一。”

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所所长宣明在题为《深切缅怀“光学泰斗”王大珩先生》的文章中说:“大珩先生时刻胸怀祖国和人民,一生情系科技事业。他在一篇发展我国航空事业的建议文章中写道:‘我们这些老科技工作者的最高追求就是为国家、为民族负更多的责任,尽更多的义务。今年我已95岁了,仍希望为祖国和人民服务鞠躬尽瘁。’他用真切而朴实的语言,表达了作为一名科学家对祖国和人民的无限热爱和对自己未竟事业的不舍和眷恋。”

在《王大珩从事科学事业七十三年暨九十五华诞》中对王大珩先生评价道:“他对国家光学等科技事业的贡献,他的学术思想和对科技英才培养的成就,他对国家科技发展战略的重大建议等等,都将载入史册。”“王大珩早期作为科学专家,后来作为科学组织者和战略科学家,在振兴祖国科学技术的宏伟事业中走过了数十年奋进的道路,做出了卓越的贡献。”

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