“八大件”奠定中國光學基石

①第一臺萬能工具顯微鏡。

②第一臺晶體譜儀。

③第一臺大型水晶攝譜儀。

④第一臺電子顯微鏡。

⑤第一臺高溫金相顯微鏡。

⑥第一臺高精度經緯儀。

⑦第一臺多倍投影儀。

⑧第一臺光電測距儀。

⑨青年王大珩。

⑩王大珩(左二)等中國科學院儀器館籌備處第一次會議參會人員合影。

■本報見習記者王兆昱

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。他們要在這裡開啟光學科技夢想。

一年後,中國科學院儀器館建成。1957年4月,儀器館更名為“中國科學院光學精密機械儀器研究所”(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所前身,以下簡稱光機所)。機構名稱雖然變了,科學家的幹勁兒卻沒有變。1958年,光機所為國家交出了最好的工作——成功研製8件先進光學精密儀器,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:“表明我國在光學精密機械儀器研究方面已經進入國際先進行列。”作為我國光學儀器研製的里程碑,“八大件”標誌著我國能够獨立解决光學工業中的重大科技問題。

“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的基石,是新中國科技事業自力更生、追趕世界先進水準的縮影,更是科學家們汗水與智慧的結晶。通過“八大件”,人們得以窺見老科學家胸懷祖國、勇攀高峰的精神。這些傳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。

1有志青年

談到“八大件”的研製,離不開一個人,他的名字叫王大珩。

王大珩是我國著名應用光學家,也是我國光學事業的開拓者和奠基人之一。

作為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、第一臺紅寶石雷射器,取得了以“八大件”為代表的光學精密儀器等一系列開創性科研成果。在他的帶領下,光機所成為國際知名的應用光學和光學工程研發基地。

受父親的影響與教導,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興趣。

1932年,17歲的王大珩考取清華大學物理系,接受了系統的物理學教育,打下了良好的知識基礎。更重要的是,他與一批和他一樣的有志青年結下深厚情誼。這些人中,有後來委託王大珩籌建中國科學院儀器館的同學錢三強,也有應王大珩邀請、舉家奔赴長春研製光學玻璃的龔祖同。

這些有志青年,在後來的新中國科技發展歷程中擰成一股繩,牽動著整個光學領域的發展。

1938年,赴英“庚款留學”招考的消息傳來,王大珩抱著“科學報國”的信念參加了應用光學專業的考試,赴英留學。

在英國,王大珩在倫敦大學帝國學院物理系科技光學組的實驗室裏做研究,兩年後取得碩士學位。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。

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”。為了學習國家更需要的先進科技,王大珩毅然放弃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-棱鏡折射率量測裝置,發表了學術成果。

事實證明,昌司公司的工作經歷十分有益。王大珩在自述中寫道:“學會了一套從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。這對我回國後從事新技術創業和應用研究的開發工作,有著深刻意義。”

1948年,王大珩與清華同學錢三強、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注祖國動向。他們早就約定好:一旦國內形勢明朗,就要回國效力。

2 1400萬斤小米,建起新中國“光學搖籃”

“我們這代人習慣把做事放在第一位,個人生活放其次。我們做起事來,從來不會從個人生活角度考慮問題,都是從國家考慮,從事業考慮。無論怎樣艱苦的地方,大家都是高高興興地打起鋪蓋卷兒說去就去。”在回憶為新中國光學事業發展所做的工作時,王大珩曾這樣說。

1949年,新中國成立,研究人員終於擁有了可以實現理想、為國效力的新環境。當時,新中國的光學事業可謂“一片空白”。想要把光學事業發展好,就必須擁有更完備、更先進的工具,即光學儀器。但舉國上下像樣的光學工廠只有昆明光學工廠,全國都缺乏光學精密儀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組書記、院長金宏介紹。

1950年,王大珩被聘為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,王大珩和另一比特物理學家錢臨照提出“建立光學儀器廠、培養專門人才”等建議,得到當時政務院文化教育委員會的重視。政務院隨即作出决定:設立中國科學院儀器館。

1951年1月24日,經錢三強推薦,王大珩被任命為中國科學院儀器館籌備委員會副主任。

王大珩在《我的自我檢查》中寫道:“1951年,當科學院要我參加儀器館的籌備工作時,我下了一個决心,要終身致力於我國的儀器事業(特別是光學儀器事業),我想使儀器館成為全國的研究與生產中心。”

而這兩件事,他都做到了。

建館選址,王大珩選擇了東北。當時的東北是我國重工業最集中的地方,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。

金宏在講述這段歷史時說:“從選址上可以看出,王大珩先生等創始人並沒有考慮東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1400萬斤小米。王大珩知道,在當時百廢待興的局面下,國家能撥出這1400萬斤小米,實屬不易。他拿著這筆“經費”,帶著28比特科研人員,和工人們一起吃大葱蘸大醬、嚼高粱米飯,苦幹了一年的力氣活,才將儀器館建起。工人們都說,王大珩等科學家和他們同吃同住,不說話時,根本看不出他們是科學家。

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

3從“一片空白”到“八大件”

1957年4月28日,中國科學院决定,將儀器館更名為光機所。此時的儀器館已然順利度過“艱苦創業”階段,在基礎設施與人才建設方面初具規模,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器為主。

1958年6月,國家計畫委員會提出“第二個五年計劃要點”,“八大件”正是光機所在第二個五年計劃期間的攻關項目。

“八大件”具體指萬能工具顯微鏡、大型水晶攝譜儀、電子顯微鏡、晶體譜儀、高精度經緯儀、高溫金相顯微鏡、多倍投影儀和光電測距儀8件光學精密儀器。

其中,萬能工具顯微鏡是用於精密量測機械部件尺寸、輪廓、角度等的基本儀器。

大型水晶攝譜儀是用於研究物質細微結構的儀器,主要應用於冶金化工等需要做複雜資料分析的工業領域。

電子顯微鏡主要用於觀察金屬結構、高分子結構和各種細菌。

晶體譜儀是用來做中子繞射試驗和研究原子結構的儀器,當時用於原子能和平利用事業。

高精度經緯儀是用於量測角度的精密測量儀器。

高溫金相顯微鏡是用於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器。

多倍投影儀是一種可將航攝底片進行投影,縮小後得到立體光模型,從而在平面上繪製地圖和等高線的儀器。

光電測距儀是利用光速測定距離的大地測量儀器。

對於為何將此8件儀器定為第二個五年計劃的目標,金宏解釋,這是當年王大珩等戰畧科學家作出的有遠見的决定,是對科學發展趨勢的戰略性預測。“以他們的閱歷,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,這個就叫佈局。”金宏說。實際上,在第二個五年計劃提出之前,光機所就已經在進行“八大件”的前期研製工作。

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

王大珩曾回憶道:“當時年輕人幹勁兒非常足……大家真是白天幹完晚上幹。幹到什麼程度呢,就是研究一個東西,碰到資料上的問題和科技上的問題,就把所有有關的人找來,當時就解决。鋪蓋卷兒放在實驗室裏,你太累了就睡覺,有人接著做。原來預備兩年的工作,我們半年就做出來了。”

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

電子顯微鏡是“八大件”最典型的代表之一,其加速電壓為50千伏、分辯率達10納米,是一臺中型電子顯微鏡,仿製自一臺日本進口電子顯微鏡,前後歷時72天。

其實早在1956年,王大珩就提出電子顯微鏡試製計畫,但被蘇聯專家一口否定。蘇聯專家認為,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。

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

此人名叫黃蘭友,畢業於美國富蘭滋大學物理系,又獲得了聯邦德國圖賓根大學的應用物理博士學位,主修電子顯微鏡專業。

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

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

與黃蘭友一起參與電子顯微鏡研製工作的人員有王洪義(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,還有黃蘭友從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,黃蘭友等人在螢光屏上得到了第一個電子顯像,那是一個海洋古生物矽藻土的影像。我國第一臺自行試製的中型透射式電子顯微鏡就此誕生。

電子顯微鏡只是光機所創造的八個奇迹之一。黃蘭友在一篇回憶文章中這樣寫道:“每個項目都是以前沒有搞過的新東西,免不了都有大量的返工。在我看來是一團亂哄哄的事,光機所是怎麼組織得如此有條有理……對我一直是個謎。”

4“一竿子插到底”的精神

“八大件”是我國自力更生的生動體現。它標誌著光機所已實現“從研製一般、通用、簡易的光學儀器,向獨立設計、研製高精度光學精密儀器的飛躍”,在國內樹立起一個勇於向高檔精密儀器進軍的“排頭兵”形象。

更為重要的是,研製“八大件”過程中所體現出的“由理論研究到生產攻關‘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”,領導研製我國第一臺靶場裝備大型精密光學跟踪電影經緯儀中體現得更加淋漓盡致。

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

1999年,光機所與中國科學院長春物理研究所綜合成中國科學院長春光學精密機械與物理研究所(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,為中國光學事業打下扎實、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過的科學家當選為兩院院士,並湧現出“知識份子的優秀代表”蔣築英等眾多英模人物。

21世紀,長春光機所已經建設成為以知識創新和高技術創新為主線,在發光學、應用光學、光學工程和精密機械與儀器等領域從事基礎研究、應用基礎研究、工程技術研究及高新技術產業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。長春光機所的優勢就在於能够集中所有力量,做出別人做不出來的東西。

“國家需要什麼,我們就做什麼。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。

長春光機所供圖,郭剛製版

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