汤定元：偶然中的必然

汤定元，著名物理学家，中国科学院院士。1942年毕业于重庆中央大学物理系，1950年获美国芝加哥大学物理系硕士学位，1951年回国，长期从事半导体物理和器件、红外物理和器件的研究，是我国半导体学科创始人之一，也是我国红外物理和技术奠基者。曾任上海技术物理研究所所长、中国光学学会副理事长。汤定元先生在1948年秋进入芝加哥大学物理系，在Lawson教授的指导下工作。他进入高压实验室的第一项工作本来是一位博士后做的，由于这名博士后两年研究期满，不得不离开，汤定元接受这项工作后，在对设备做了一些小改动，并对样品进行了反复的测量研究后，发现金属铈的晶体结构在高压下仍然保持常压下的晶体结构，但体积却发生突变。

在压力下晶体结构的变化导致体积变化，是当时已知的科学事实，然而，实验却发现固体在压力下晶体结构没有发生变化，而体积却发生突变这几乎是不可相信的。这是实验事实向传统思维提出的挑战，汤定元经过认真的推理，认为这是一种新颖的相变!文章发表后不久，1954年诺贝尔化学奖获得者L.PauUng到芝加哥物理系做报告。他认为汤定元在高压下得到的这个相终于验证了他的理论，完成了他没能成功完成的实验。铍金属高压容器是当时的一个创新技术。但铍的机械强度不够高，上述实验已经接近它的耐压上限。要想得到更高的压力，必须采用机械强度更高的材料。汤定元想到金刚石是最佳选择，并想出了一个巧妙的方法：用两片大小相同的金刚石做成了一个高压容器。1951年汤定元回国离开高压实验室时，把这个设备移交给一位同事。

汤定元

直到1959年，他才看到两篇金刚石高压容器的改进型报道，其中一篇就是Lawson实验室做出来的。这个金刚石高压容器在光学研究中有多种用途，体积小巧，易于掌握，而且使用范围推广到红外辐射和可见光，甚至到紫外辐射。目前每两年召开一次的国际高压物理会议，常有30%以上文章所涉及的实验结果，都是用金刚石高压容器作为手段获得的。在科学发展历史上，实验手段的创新，常常会促进学科的发展。作为研究生，能够做出这样的成绩是很不容易的。因而汤定元认为：初入研究领域的工作者能够碰上一位高水平的导师，在一个创新团队里从事前沿的研究工作，是很幸运的。

事物的发展有它的偶然性，也有它的必然性。有一次汤定元去金相实验室冲洗底片等待底片晾干时，翻阅到一篇关于硅的电学性质的文章。他看了几段，觉得内容很清晰，引人入胜，最后决定把那本杂志带到高压实验室去。在他专心阅读时，Lawson进来了。他看了看文章的题目后问汤定元："你对这个问题有兴趣吗﹖"几分钟后，他拿来一瓶高纯硅，对汤定元说："你有兴趣就做硅在高压下的电学性质的研究，这实际上是我发明的。"想不到这决定了汤定元以后50年的研究方向。回国后，汤定元主要研究半导体的光学及光电性能。1958年，他认识到我国需要的不单是研究物理机制，还需要研制有用的器件，由此决定转向器件研制，准备研制红外探测器。当时国内对红外技术有所了解的人很少，他觉得有责任提请有关领导注意。1958年初，国家开始下达发展红外技术的科研任务。

1962年，红外技术与应用光学并列作为国家的发展重点。中国科学院于1963年底召开了红外工作会议，这促成了1964年初院工作会议把上海技术物理研究所和昆明物理研究所作为发展红外技术专业研究所的决定。在汤定元先生的组织领导下，硅太阳能电池、温差制冷器、红外焦平面列阵等红外器件先后用于各种军用和工业装备、科研设备、人造卫星以及用作航空航天遥感等多种红外系统中。

我国的红外科学技术也从无到有，到今天已经有了一支不小的队伍和相当的规模。汤定元认为：在科学比较落后的国家，派留学生到先进国家去学习，是一件很重要而且很有必要的事。在那里可以较快地学到科学研究方法，也可以较早地接触到前沿课题，抓住机遇。但学习结束，最好的选择是回祖国工作。因为那里是生你育你的土地，也是最需要你这样的人才，做出的成果也容易显示出来。特别是我们现在的中国，经济蒸蒸日上，正在实施科教兴国战略，急需各类人才。从事科教工作本身就会受到人们的尊敬。做出的成果容易受到人们的重视，从而引发积极的影响。
 

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