知名人物冼鼎昌人物简介

Posted 2022-04-02 粒子

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知名人物冼鼎昌人物简介

·冼鼎昌

冼鼎昌，理论物理学家和同步辐射应用专家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。早年从事粒子物理理论研究，后领导建成我国第一个同步辐射装置——北京同步辐射装置，组织开展了我国的同步辐射应用研究，是我国同步辐射应用的开创人，培养了一代同步辐射设备建造及科学应用的人才。

冼鼎昌，1935年8月15日生于广州市的一个医生世家，祖父是中医，父母亲都是西医。冼鼎昌兄弟姐妹6人，他排行第四。日本侵华后，他随父母亲辗转逃难到湛江，一直到抗战胜利后才回到广州。他的父亲冼家齐是广东最早的医科大学——广东公医的毕业生，毕业后当了几年附属医院的医生，当年廖仲恺遇刺被送入该院，他是值班医生，亲手抢救，怎奈送来时廖仲恺伤势过重，当即死去。冼鼎昌从记事起，印象里的父亲总是在工作，不是在诊所里就是在外出诊。父亲对病人十分认真负责，人缘极好，不过留给子女的时间太少了。父亲很希望子女们长大了学医，但是在他6兄弟姐妹中，只有最小的弟弟走上了从医的道路。虽然父母亲没有使他成为医生，但是他们强烈的敬业精神和宽以待人的品质影响了他的一生。他的父母亲国文修养不错，要求子女在假期里背一些古文，有时还抽空给他们讲一些《四书》里的章节。总的说来，他的父母是相当开明的，培养了儿女爱好读书的习惯，对儿女读的书没有加以很多限制。许多 “闲书”，如《三国演义》、《水浒传》、《西游记》、《封神榜》、《聊斋》、《红楼梦》等，冼鼎昌都是在小学阶段读的。一直到今天，他还说：“我很感激我的父母，他们没有规定我许读什么和不许读什么，也没有嘲笑我半懂不懂、囫囵吞枣地去读这些书，而是在培养起我的读书兴趣之后，把选择和思考的余地留给了我。相反地，如果他们像现在一些急于望子成龙的父母一样，天天逼着我去读、去背他们指定的书，我一定会避之唯恐不远，读书就不会成为我毕生最大的爱好。” 由于早年的生活经历，他的父亲对英国殖民者、日本侵略者极为憎恨，鄙视奴颜婢膝的洋奴和为虎作伥的汉奸，这些都给幼年的冼鼎昌留下了深刻的印象。

1946年，冼鼎昌考入广州的培正中学，这是一所相当有特色的教会学校，是中国的教友在晚清时创办的，校舍、设备和师资都相当好。国文老师中，既有前清的秀才，也有胡适的弟子;两位物理老师是交通大学和浙江大学的毕业生; 英语老师是《大公报》驻伦敦的记者，萧乾的后任。老师好是一个方面，难得的是老师的讲课不是采取满堂灌的方法。有一次物理小考，有一道选做题初看起来似乎超出于课堂讲授的范围，但是冼鼎昌和另??位同学用不同的方法做出来了，老师把他们的解法在课堂上加以评述和比较，并强调应当把学过的知识加以引申应用，这种启发他一直铭记在心。在学校里，他从来不是一个死读书的学生，他是住校生，考试前在住校生中点蜡烛开夜车之风很盛，而且夜读时间越长越为同学们称道，但他从来不以为然，认为学习主要之点在于掌握好的学习方法、提高学习效率而不是单纯增加时间。他是校图书馆的常客，中学期间大量阅读了中外的小说和历史读物，阅读的书籍有古文的和白话文的。后来他发现图书馆里有??写的英文小说和故事，例如兰姆的《莎士比亚剧本故事集》、斯各特的《爱凡荷》等，他都借来阅读，等读完图书馆的这类藏书，他发觉自己已经可以读一些英语小说原著了。培正中学鼓励学生参加各种各样的课外活动：田径队、篮球队、排球队、游泳队、歌咏队、音乐队、运动会、作文比赛、演讲比赛、野餐比赛等等。读初一时，他在全校作文比赛中得初中组第二名，得第??名的是初三的一位同学。读高中时，他和同学把解放后流行的??些歌曲如白毛女选曲等改编成钢琴伴奏的器乐独奏、弦乐三重奏等。他认为这些课余活动，实质上是知识教育的一个重要补充——能力训练，这对他一生有重大的影响。

1952年冼鼎昌考入北京大学物理系。那年高校的院系调整结束，清华、燕京等校物理系的名教授集中到北大，黄昆讲普通物理、王竹溪讲热力学和统计力学、胡宁讲电动力学、杨立铭讲量子力学、褚圣麟和虞福春讲近代物理。这样的名师阵容是空前的，加上在学期间，没有大的全国性政治运动，上足了4年的课，这种条件在北大来说也是罕有的。1952年入学的同学的业务素质是很好的，后来有6名同届同学成为中国科学院院士和中国工程院院士。他们在校时经常讨论和争论，有时甚至很激烈。在这样的教学气氛中，冼鼎昌细心地观察和学习老师的特长，吸取同学的长处。这种学习气氛和环境为他的成长打下了厚实的基础。

1955年初，由于国家发展原子能事业需要大量人才，由钱三强为团长组成代表团到苏联考察在大学中有关的专业教育和原子能研究院所。回来后国家决定在北大成立一个专门培养原子能科技人才的机构，对外称物理研究室 (后来改名技术物理系)，由胡济民教授任主任，当年招生。第一届学生共97人，是从全国各大学物理系选出的优秀三年级学生，这是新中国自己培养的第一批核物理专业的学生，冼鼎昌就是其中的一名。该研究室的授课老师都是从各大学抽调来的最杰出的核物理专家，有朱光亚、虞福春、卢鹤绂等教授。经物理研究室一年的培养，给冼鼎昌在核物理的理论与实验两方面打下了良好的基础。

1956年冼鼎昌从北京大学毕业后到中国科学院近代物理研究所，师从朱洪元作粒子物理学的理论研究。1958年苏联塔姆院士来访，介绍了美国科学家费恩曼和盖尔曼提出的弱相互作用新理论。冼鼎昌随朱洪元在这个理论的框架上系统地研究了K介子和超子的衰变产物的角分布、μ-介子在质子上的辐射俘获等弱相互作用过程，取得了科学研究的最初的经验。后一研究题目是在塔姆来访作报告后提问时冼鼎昌提出来讨论的，由此可以看到他勤于思考，开始具备把问题变成研究题目的能力。当年夏天，他作为朱洪元的助教在青岛举办的粒子物理及核物理讲习班上讲费米子的二次量子化理论。在1959年出国之前，他已经在朱洪元指导下做了3年的研究工作，认识到掌握熟练的计算技巧固然重要，但更重要的是要提高对科学问题的正确的判断能力，朱洪元严谨的工作作风和锲而不舍的追求真知的精神是他毕生学习的榜样。

1959年冼鼎昌到苏联联合核子研究所工作，一直到1964年回国，中间曾在1962年到丹麦哥本哈根的尼·玻尔研究所工作了一年。此期间主要从事粒子物理学中的唯象分析、散射振幅的解析性质、色散关系应用、π-π相互作用和对称性等方面的研究。回国之后，他一直继续粒子理论的研究。1965年作为一名主要助手协助朱洪元进行 “层子模型” 的研究。“文化大革命”后期，与中山大学李华钟、郭硕鸿合作开展了经典规范场理论的研究，推动了此领域的研究在国内的开展。他于1980—1981年出国访问，在纽约州立大学 (石溪) 理论物理研究所任研究员，访问了纽约市立学院和费米国立实验室。他1982年应聘到比利时布鲁塞尔自由大学物理系，开展了格点规范场理论的研究。他在粒子物理学理论方面工作到1984年，后因国家的需要，转行到同步辐射光源及应用这个领域，领导建成我国第一个同步辐射装置，开展了在这个装置上的应用研究，并在此领域工作至今。

冼鼎昌在科学刊物上发表论文180余篇，内容从粒子物理、规范场理论、固体物理、光声光谱、矿物学、自由电子激光、同步辐射装置建造、实验条件数值计算到广义相对论等方面的问题，反映了他对科学广泛的兴趣和勇于探索的精神。

冼鼎昌于1991年当选为中国科学院数理学部委员 (院士)，2002年当选为第三世界科学院院士。曾任中国物理学会同步辐射委员会主任 (1995—2000)、《高能物理与核物理》主编(1986—1994)、1995年被选为中国晶体学会的副理事长。他是全国政协第九届和第十届委员。

在苏联杜布纳联合核子研究所的工作

1959年冼鼎昌到苏联联合核子研究所，在马尔科夫 (A.Markov) 通讯院士 (后为院士、苏联科学院秘书长) 的小组里做研究工作。交给他的第一件研究工作是估算在联合所的当时能量为最高的10GeV加速器上能够产生的各种新重子的截面。这是强作用过程，对他来说是新的领域。他很快用统计模型做了估算，为实验物理学家提供参考。在粒子散射过程的试验数据分析中，分波法是常用的手段，关键是判断需要计入的分波数，在终态只有2个或3个粒子时有成熟的规范，但在高能实验中终态??往有3个以上的粒子，如何判断，是一个有待解决的问题。冼鼎昌提出了一种方法来解决这个问题，引起了实验家的重视。在这个方法中的一个 “副产品” 是提出了一种计算反应过程中终态有多个粒子产生时的相对论不变相空间的方法，这个方法在估计高能过程中多粒子产生的截面很有用。后来从文献中知道，当时在世界上另外还有几个独立提出这个方法的人，这个方法至今还是高能物理中的一个标准的方法。

当时粒子理论研究中一个重要的研究是色散关系的应用，国际上最受重视的是双重色散关系，用于研究π-π散射过程的是美国的知名理论家邱 (Chew) 导得的方程，大家都引用这个方程作为出发点。联合所是苏联研究色散关系最大的博戈柳波夫(Bogoliubov) 学派的所在地，领头的是博戈柳波夫院士的的大弟子舒尔科夫 (Shirkov) 教授，冼鼎昌参加了他领导的求解邱方程的工作。舒尔科夫当时颇负盛名，他对邱方程深信不疑，要求冼鼎昌做的只是用他提出的方法对方程近似求解，因为通过前一阶段工作后他知道严格求解是很困难的。冼鼎昌没有按舒尔科夫的要求立即进行求解的研究，而是从头检查了一遍邱方程，看看是不是合理的。这一查，就发现大家都在用的邱方程是发散的，不能用。冼鼎昌起先不相信邱会犯这个错误，即使这个错误真的存在的话，他也不相信这能逃过博戈柳波夫学派的传人舒尔科夫的眼睛。经过再三地核实，冼鼎昌有信心向舒尔科夫指出并使他相信邱方程是发散的。不久在朱洪元先生的指导下，冼鼎昌用自己发展的方法重新推导出一个不发散的π-π散射方程并求了解。这个结果由舒尔科夫带到1960年罗切斯特 (Rochester) 的国际高能物理会议上报告，报告前舒尔科夫当面向邱指出他的方程的问题，邱听了把手放在脑门上，惊谔得好??会没说出话来，最后承认他的理论有错误。虽然这个新推导的方程没有留下来——强作用的色散关系理论本身就没有留下来，但这段经历却给冼鼎昌留下了一个深刻的教训，就是在科学研究中要严谨，严谨才能有自信; 要追求真理，不要盲从，不要迷信权威。

冼鼎昌在苏联做的另一领域的工作是研究强相互作用的对称性。当时的实验状态处于粒子大发现时期，粒子数目不断增加，比门捷列夫提出周期表时的元素数目还要多，很难想像它们都是“基本” 粒子。20世纪60年代初国际上提出了SU (3) 对称性，它在粒子的分类上看来很成功，冼鼎昌和合作者把SU (3) 对称性推广到超核系统，预言了一些很奇异的超核，引起了实验家的注意。在这之后，他和合作者又把S矩阵的解析性质和S矩阵的对称性质结合起来，通过复变函数中的菲拉格曼-林德洛夫(Phragmen-Lindeloff) 定理，得到不同的粒子反应过程在高能量下的一系列渐近关系。

这时冼鼎昌对电磁过程和弱过程产生了浓厚的兴趣，为了弄清楚在联合所的高能物理实验室里做这类工作的可行性，他和合作者计算了杜布纳加速器作为高能光子源和中微子源的强度，虽然结果并不乐观，但是这种设计实验、估计实验条件的理论工作对他日后从事同步辐射装置建造和开展同步辐射应用大有好处。

1962年丹麦玻尔领导的哥本哈根大学理论物理研究所邀请冼鼎昌去做博士后研究，在那里他从事散射振幅解析性和对称性模型的研究，与小玻尔 (A. Bohr) 及格拉肖 (S. Glashow)结下长期的友谊。玻尔和他在丹麦最后一次的谈话大部分内容是关于新建立的DNA结构，面对玻尔书房里的双螺旋模型，冼鼎昌对玻尔所讲的内容大部不懂，没想到40年后他自己的工作也跑到和生物大分子交叉的领域中了。

在杜布纳和在哥本哈根的研究所，冼鼎昌工作勤奋，谦虚好学，思维敏捷，和同事相处很好，他十分注意充分利用国外的有利条件，吸取师友们的长处。他至今还常向学生强调交流、讨论甚至争论的重要性，回忆他在这段时期内从马尔可夫、朱洪元、周光召、小玻尔、格拉肖等师友得到的启发和帮助。那年在哥本哈根理论物理研究所里有一个关于色散关系的系统讲座，小玻尔虽是搞原子核理论的，但对色散关系发生了兴趣，从头到尾去听了这个讲座，不但认真记笔记，讲座完毕后还花时间写了总结。在此过程中他们时有交流讨论，冼鼎昌得以详细观察一个杰出科学家的思维过程，从中得到不少教益。

参加 “层子模型” 研究

1964年冼鼎昌回国之后，在东北农村参加运动，第二年被召回北京，协助朱洪元开展 “层子模型” 的研究工作。通过在回国前的对称性研究，他已经感觉到国际上流行的、只将对称性质与粒子分类和粒子的静态性质相联系的这种做法的不足。在联合所时他曾用色散关系研究过π0介子的电磁形状因子，但是他不满意这种方法，色散关系与动力学的关系是不清楚的。在他回国前的最后一个工作中，虽然也在动力学方面做了点努力，但是菲拉格曼-林德洛夫 (Phragmen-Lindeloff) 定理的引用，更多地是数学的考虑而不是物理的考虑。他很欣赏朱洪元的通过强子运动内部波函数把强子过程的动力学性质在一定程度上考虑进去的思想，协助他在 “层子模型” 理论的相对论协变性、强子内部波函数的性质、内部波函数的重叠积分、层子之间的相互作用、层子模型的应用和论文的撰写等多方面做了大量工作。“层子模型”实际上只有半年多的研究时间，便被 “文化大革命” 打断。论文是在 “文化大革命”开始之际黑云压城的气氛中写出来的。虽然强相互作用的动力学理论现在比研究 “层子模型” 时有了很大的进展，但是在“层子模型” 中最先提出的强子内部波函数和波函数重叠积分的概念一直在国际上沿用至今。

规范场理论研究

1975年，“文化大革命”接近结束，开始有了一点做研究的可能性，虽然需要设备和条件的研究还一时不能恢复，但是做基础性的研究还是可能的。冼鼎昌和中山大学的李华钟、郭硕鸿经过热烈的讨论后，共同开始了在一个很基础的理论——经典规范场理论上的系统研究。在30年代初，狄拉克提出了磁单极的基本概念，指出了它和电荷量子化的内在联系。几十年来，这个问题一直没有很大的进展。狄拉克讨论的磁单极是在U (1) 规范场的框架中进行的，而在20世纪60—70年代，在物理学中非阿贝尔规范场理论有许多进展。如果说U (1) 规范场只是和电磁现象相联系的话，非阿贝尔规范场则应当和更多的自然现象，如弱作用现象和强作用现象联系起来。把磁单极的概念推广到非阿贝尔规范群显然是很有意义的。他们采用的方法都是传统的微分几何的方法，引入曲面上的标架、联络与规范势的对应、同步变换等等概念。他们当时完全没有意识到已经踏入了一个现代几何学——纤维丛的新领域，也没有预料到国内外会有这么多的人进到这个领域中来。当时十分缺乏与国外的交流，国外的新资料极为罕见，高能所通过国际合作渠道还能得到一些国外研究中心的预印本，但是国内没有复制的条件，每次冼鼎昌发现有重要的新预印本时都自己用打字机、复写纸打印，分寄在国内各单位中??展此方面工作的同行。在 “文化大革命” 结束前的恶劣条件下，研究人员间自发的相濡以沫的协作至今仍得到深切的怀念。在得到一些非阿贝尔规范场的磁单极解和类粒子解之后，冼鼎昌发觉这个领域发展得太快，而且是朝着现代几何学的方向发展，如果要继续研究下去，需要进入现代数学的领域，他认为自己不适宜这个方向，便退出了这个领域的研究。他后来总结这个阶段研究工作的经验，认为人贵有自知之明，需要对自己的所长及所短有清楚的认识，在自己能力所短的领域里工作，其结果肯定是事倍功半。

1980年，杨振宁教授邀请冼鼎昌到纽约州立大学石溪校区的理论物理研究所做一个学期的研究工作。冼鼎昌到石溪后不久杨振宁在一次和他谈话时提到，许多出国访问的学者往往注重在国外有限的工作时间内发表文章，有压力，结果是在国内就把研究的题目定好，带到国外来做，或者继续做原来自己就熟悉的东西，这样就会影响他们充分利用国外的有利条件去吸收新的东西，进入新的领域。杨先生的这番话对冼鼎昌是很大的启发和鼓励。在石溪期间他常到邻近的布鲁克海文 (Brookhaven) 国家实验室 (BNL) 听学术报告，BNL是一个综合的研究中心，研究的不止是高能物理。在高能物理以外，他听了一些凝聚态、同步辐射应用、自由电子激光和天体物理的报告。在离开美国之前，他就对两个新的领域发生强烈的兴趣并作了比较详细的调研：格点规范场和自由电子激光 (后者对他后来转到同步辐射领域有很大的帮助)，并进入了格点规范场研究领域。当时这个领域发展得很迅速，许多人对用这种方法探讨强作用的动力学寄有厚望。在离开美国前冼鼎昌对进入这个领域产生过很大的顾虑：在国外格点规范场理论越来越与大型计算机的使用联系起来，在国内是不会有国外的计算机条件的，如果走国外的路子，这个领域在国内是没有可能与国外竞争的。于是冼鼎昌便去发展那些尽量多用分析手段、尽量不用大型计算机的方法。最初他对这个方向的努力还有些怀疑，但是当他离开美国，在比利时得到了U(1) 格点规范场的光子解之后，他对这个方向就完全有了信心。回国后冼鼎昌和合作者发展了一种能够有效地做逐步修正的解析计算方法——累积量变分法，并首先指出了格点理论中的规范不变量威尔逊圈图 (Wilson loop) 所遵从的动力学方程在解析分析中所起的重大作用。这些方法的有效性被许多大型计算机的数值计算所证实，而且这个方向的工作不但在国内，而且在国外也有人在发展。

领导建造北京同步辐射装置

1984年秋，冼鼎昌转入同步辐射应用的领域。80年代初，国家决定在北京高能物理所建造一台正负电子对撞机，对撞机是为高能物理实验研究用的，它在运行时有一种极其宝贵的副产品——同步辐射。同步辐射最初被认为是妨碍加速器提高能量的祸害，是不受欢迎的。后来经过一段时间的研究，科学家逐渐认识到，同步辐射的出现为广大的科学技术学科带来前所未有的新机遇，大大促进了科技前沿的发展，是一个革命性的新光源。在世界上，凡是有条件的国家无不在大力建造同步辐射设备和发展同步辐射的应用。因此，在80年代建造北京正负电子对撞机(BEPC)时，国家便制订了一机两用 (高能物理实验、同步辐射应用) 的建造方针。到1984年，在BEPC项目中，加速器和高能实验谱仪的建造已经在进行，而同步辐射部分还没有落实，连负责人也没有落实，原因大约是同步辐射牵涉面太广，而责任又太大的缘故。在第一期的建造中，在科学上，要牵涉到物理、化学、生物、微电子、地质和医学等学科中的许多领域; 在工程上，要牵涉到从可见光、真空紫外光、软X光直到硬X光各个波段的光束线，往往还要按应用的要求加以聚焦或者单色化。主其事的人除了必须清楚要建造的每一条光束线的科学目的之外，还要清楚每一条光束线的光学的和工程的特点。虽然当时国内也有少数专家曾在国外的同步辐射装置上做过实验，但是对装置的本身没有了解，于是这个责任只能落在主其事的人的肩上。在冼鼎昌之前，已经有好几位尝试过这个负责的工作，但是都没有结果。BEPC工程的领导小组组长谷羽找冼鼎昌好几次，让他负起这个责任。冼鼎昌是很犹豫的，从大学毕业后他一直在理论物理的领域里做研究工作，到那时已经有28年了，这个改行是大改行，从纯理论研究转到工程性质十分强的项目里去，能否胜任，他没有足够的信心。但是谷羽同志很诚恳，她的话很令冼鼎昌感动，他回答她说： “请你给我点时间，让我对这个领域的工作做些调研，看看我到底能不能做这件事。” 她答应了。

冼鼎昌回答谷羽的话是出自内心的。小时父亲给他讲《孟子·梁惠王》中 “不能” 与 “不为” 的道理他一直记得很清楚，如果这个项目的难度不是远超出他的能力，那他的拒绝只能入“不为” 之列了。但是他需要时间来判断自己到底能否担负这个项目。两个多月了解下来，难确是难，面广是一个方面，但最严峻的还在于时间紧迫。如果有一两年的时间，可以派人出国学习、设计，但是当时的情况是：尽管同步辐射部分比加速器和粒子探测谱仪起动落后了近两年，而且人才奇缺，但是按国家下达的任务要求3个部分基本上同时完成，到如今再谈派人出国学习是不可能的，时间越往后拖，就越被动。在这样的情况下，冼鼎昌答应了谷羽：当她的顾问。

1985年夏天，冼鼎昌正式担任同步辐射项目的主任，也正式开始把自己朝一个 “大杂家” 的方向改去。要改，就要学，不但自己学，还要让更多的同事和他一起学，因为他意识到，必须通过建造过程，培养出一批能在建成后在同步辐射应用发展上起作用的骨干。冼鼎昌坚持一面学、一面讲，不但自己讲，还请进外单位的专家讲，请国外来访的专家讲，每个星期都不间断。有的人不理解，说工程任务都那么忙，哪来那么大的闲心来讲课听课! 事实证明冼鼎昌是对的，几年过去，他们实验室培养出来??支能干的年轻人队伍，挑起了建成后实验室开放发展的重任，他们的学习交流组织YES Club (青年工程师与科学家俱乐部)，不但在高能所里很出名，而且在中国科学院里也有点名气，这是后话。总之，几年下来，冼鼎昌的确把自己变成了一个杂家，初步的光束线的设计也可以做，单色器也可以领着学生去设计、去加工、去安装、去调试，插入件的课程也可以讲，甚至连储存环里的电子运动对光源的影响也讲过。有人说冼鼎昌有讲课的癖好，其实他是用讲课来强迫自己学习。他曾经说过，当主任的职务必然会占掉自己许多时间，这往往给自己一个把学习往后拖的口实，而且一拖往往变得遥遥无期。如果明天铁定有课，而你还没准备好，倘若你还想到对听课的人负责的话，那你开通宵夜车也得去把课备出来。冼鼎昌就是这样，不断宣布开讲新课，实际上是不断强迫自己去学新的东西。而且，通过这些学习和讨论，在设计建造时他们就联系和组织用户的队伍，有时请有经验的用户当老师，有时向用户介绍同步辐射条件和实验方法，使大家清楚了今后发展的方向。事后回顾，这些年来冼鼎昌领导的集体的勤于学习和共同提高，是项目得到成功的保证。大科学工程项目就是要牵涉到不同行当里许许多多的人，如果这只是素质低下的??大群人，那是绝无成功的希望的。这个集体设计的元、部件，安装在光束线上都是一次调试成功，原因是除了在设计上下功夫之外，在安装前他们在常规光源上就已经把所有调试的步骤都走过了一遍，把几乎所有可能遇到的问题都想到了。

冼鼎昌时常提醒自己，在担当领导工作时，有科技背景的人更加要记住他们不能处处以内行自居，否则也会落入自己曾经颇不以为然的 “外行领导内行” 的境地。有一天一位工程师来找冼鼎昌，说他向美国订的矩形钢管合同要取消，改订截面更大的。冼鼎昌问他理由是什么? 他说看到一张国外同步辐射光束线的照片，用的矩形钢管的截面比他订的要大! 冼鼎昌问他估算过没有，也许别人手头刚好有这么大的钢管。他说不用估算，凭他几十年的经验就知道人家是对的。临走还甩给冼鼎昌一句话，意见都说了，拍不拍板在你，如果不改订，出了问题责任不在我! 工程师走后冼鼎昌很苦恼，明明做估算是这位工程师的职责，但是他却把责任推到自己的身上。改订吧，时间来不及，必定影响进度; 不改订吧，有什么根据? 在没有根据之前自己的拍板和任何一个 “外行” 的所为毫无二致。第二天冼鼎昌去图书馆查了工程师手册，找到必要的公式和参数，请那位工程师把他的设计图纸拿来，问清楚矩形钢管上最大的重量负荷，几分钟之内就使他认同改订是完全不必要的。在一个大的科学工程中，什么问题都自己去解决是不可能的，虽然这只是一个很个别的例子，但是它向冼鼎昌充分说明做决定一定要有科学的根据。一个集体的素质越高，像那个不做估算就要求改订矩形钢管的工程师就越少，而能够帮助找到决策的科学根据的人就越多。

1990年初，第一条光束线和扭摆器都安装就位，调试的时刻到了，全实验室的工作人员都跑来看扭摆器的调试。储存环的电流运行了，扭摆器的磁场加上了，光闸打开了，但是荧光屏上没有光! 一时间实验厅里的空气似乎都凝结了，大家心里都产生了疑问。冼鼎昌要来一个计算器，定下心来快速做了必要的计算，一切都清楚了：在磁场不够强的时候同步光斑是太偏了，根本不能从光闸出来; 如果继续增强磁场，同步光会从荧光屏的??边出现，慢慢移到中心，磁场再增强时光斑会移到荧光屏的另??边，最后移出荧光屏，这是扭摆器里电子轨道随着磁场变化的结果。调试的结果确是如此，但又出现了新的问题：原来预期的??个光斑实际上出现了3个，而且大小和亮度都不同! 冼鼎昌要来加速器直线段里扭摆器上下游的安装图，经过计算，多出来的光斑是分别从插入件的上游及下游的弯转磁铁来的，所以一大??小，真正来自扭摆器的光斑却是3个中最不亮的那一个。后来用X光探测器的检查结果确是如此：在荧光屏上那两个亮的光斑基本上不含X光，而不亮的那个X光的通量却很大，表明它的确是从扭摆器出来的。

同步辐射装置赶上与正负电子对撞机、高能粒子探测谱仪??起通过了国家验收，中国成为第一个建成同步辐射装置的发展中国家。BEPC的建成，设备本身固然大大促进了中国科技的发展，更为重要的，是通过这个项目培养出一支优秀的、有实践经验的加速器、高能粒子探测谱仪和同步辐射设施的专家队伍，这是我国科技界的一笔十分宝贵的财富。冼鼎昌是得到国家科技进步特等奖项目“BEPC”的获奖者之一。

为我国同步辐射应用的开展尽力

在1985年冼鼎昌接手北京同步辐射装置的建造时，他就发觉计划的光束线和实验站的学科布局有缺陷，有些国内科技用户的急需没有得到反映。经过广泛的调查分析，充分吸取了用户的意见，冼鼎昌在经费容许的范围内做了一些修正，添加了荧光、高压、多晶衍射、真空圆二色谱和软X光等领域的实验站、束线。高能所没有高压物理的人才，便延请物理所的工程师 “客串主演”，把束线上的高压装置建造出来; 对使用压弯晶体把X光聚焦的束线设计没有经验，他自己做了物理设计之后带了机械工程师到德国和英国考察，回国后按进度建造出来了。在得到经费建造软X光束线前，他组织了几个人，通过建造一个常规小型软X光源进行预研和训练干部。他勤于思考，善于抓住对中国科技发展有重大意义而在国内条件下又有可能着手的方向，例如X光吸收的光声光谱在吸收边的精细结构、高产出制造有大的高宽比的微结构的LIGA技术、同步辐射在矿物及地学中的应用等。

冼鼎昌在科研工作上的一个特点是从不停步。上世纪90年代后期，他致力于推动同步辐射在我国生物大分子结构的应用。世界上同步辐射专用于生物大分子结构研究的可行性研究是在80年代初开始的。虽然长期以来，世界各大同步辐射中心生物学用户不是主流，但是情况正在急剧变化。冼鼎昌认识到同步辐射是生物大分子晶体结构研究极为有力的手段，便全力为在北京同步辐射装置上建造专用于生物大分子结构研究的光束线及试验站奔走呼吁。

在新世纪开始时，随着人类基因组测序的基本完成，下一步就是弄清基因的全部产物的结构及功能，这将是进一步了解生命系统的关键一步。蛋白质的功能取决于它的结构，因此蛋白质三维结构的测定是结构基因组学研究中最重要的工作之一，科学家首先要面对的是空前大量的蛋白质结构的分析。

面对如此巨大数量的蛋白质结构分析，首要解决的是能够进行结构的高产出 (high throughput) 分析的设备与方法。当前新蛋白质结构的解出，主要是用X-光衍射 (80%) 及核磁共振谱(15%) 两种方法，而X-光衍射分析几乎全部使用同步辐射装置进行。经过多年的摸索，20世纪90年代以来国际上形成了用于测定蛋白质三维结构的主流方法： “同步辐射+硒 (Se) 代+MAD (多波长反常衍射)”。由于它不但对于基础研究，而且对于医药产业的开发有极为重大的直接关系，涉及巨大的知识产权利益，所有有条件的国家，包括发达国家与发展中国家，在这方面纷纷投入更多的人力和物力进行设备的扩建和方法上的发展，以达到高产出、高精度的目的。而我国到20世纪结束前尚无??条能做蛋白质晶体结构分析用的同步辐射束线和与之相配的实验站，在国际竞争中处于十分不利的地位，情况十分严峻。冼鼎昌作为一个中国的同步辐射应用的科学家极度不安。经过多方努力，冼鼎昌得到支持领导一个小组于2002年在高能所建成了??条这样的光束线和配套的实验站。

就在光束线还在安装时，冼鼎昌推动了一个计划，就是使新建造的设备成为国内开展生物大分子结构研究的最有效的大型公用平台，在其上实现他多年以来提倡的同步辐射应用发展的IMA结合。所谓IMA，是设备研制 (Istrumentation)、方法发展 (Method) 和科技应用 (Application) 三个方面的简写。同步辐射装置是大科学装置，同步光源和光束线必须自行建造，而且同步辐射装置的发展十分迅速，在过去30年间已经经历了3代的更新。一个同步辐射装置落成之日，就是它开始改造之时，世界各国的同步辐射装置都是在不断改造，不断改进其性能，发展新技术，不断对各前沿科技研究领域提供新的可能性，这就是设备研制 “I” 的内涵。方法发展包括实验原理、探测手段和分析方法的发展，这方面也是日新月异。一个例子是，在生物大分子结构分析中，相位的确定有着极为重要的地位。近年发展起来的多波长反常衍射 (MAD) 方法从原理提出到普遍采用经过30多年的发展，一般MAD法需要用3种波长的衍射数据，但是从理论上讲，只需两种甚至一种波长的数据即可，这说明即使到现在，主流的MAD法仍有发展的前景。每减少一种波长的使用，效率提高百分之几十，对当前急迫要求的高效确实有重大的意义。另外，数据处理的算法和甚至使用单波长及不采用硒代进行实验的可能性也在发展和研究中，这就是方法发展 “M” 的内涵。科技应用是 “I” 和 “M” 两方面发展的出发点，特定的研究发展的目的性是否明确，在发展过程中必须通过和应用专家的不断配合来确定; 它又是 “I” 和 “M” 每一阶段的终结点，此阶段所取得的成果必须经受科学应用的检查，检查的标准取决于科学应用的实践。另一方面，必须推广新的设备和新的方法，这需要两方面的专家向用户介绍。2003年冼鼎昌联合国内在 “M”和 “A” 两方面的专家，开始了共建我国开展生物大分子结构研究公用平台的努力，来自京内外的用户已经成功地取得了第一批实验成果。

冼鼎昌在学术上的贡献和成就，使他获得了许多奖励： 1978年 “非阿贝尔规范场的磁单极解——同步球对称规范场解” 的研究获全国科学大会奖; 1982年 “经典规范场理论研究” 工作获国家自然科学奖三等奖; 同年，作为 “层子模型”研究工作的主要助手，获国家自然科学奖二等奖; 1988年 “格点规范理论”的研究获科学院三等奖; 1989年 “BEPC工程” 获国家科技进步奖特等奖; 2002年获何梁何利基金物理学奖。

简历

1935年8月15日出生于广东省广州市。

1952—1956年在北京大学物理系学习。

1956—1959年任中科院原子能所实习研究员。

1959—1961年任前苏联杜布纳联合核子研究所初级研究员。

1962年丹麦尼·玻尔研究所博士后。

1963—1964年任杜布纳联合核子研究所中级研究员。

1964—1978年先后在中科院原子能所、高能所任助理研究员。

1979年丹麦尼·玻尔研究所及欧洲核子研究中心 (CERN) 访问学者。

1980—1981年在纽约州立大学 (石溪) 理论物理研究所任研究员。在纽约市立学院物理系及费米国立实验室任访问学者。

1981—1982年任比利时布鲁塞尔自由大学物理系客座研究员。

1982—1985年任中科院高能所副研究员、研究员。

1985—1990年任中科院高能所同步辐射实验室主任，负责同步辐射装置建造。

1988—1993年任意大利国际理论物理中心高级研究员。

1986—1994年任《高能物理与核物理》 (科学出版社) 主编。

1990年— 任博士生导师，开展同步辐射应用研究。

1990—1991年任东京大学固体所客座教授。

1991年当选为中国科学院院士。

1994年任奥地利大学原子研究所客座教授。

1995—2000年任中国物理学会同步辐射委员会主任。

2001年—领导建造同步辐射生物大分子晶体结构研究平台。

2002年当选为第三世界科学院院士。

主要论著

1 李文铸，何祚庥，冼鼎昌，等. K⁺介子衰变的分支比. 物理学报，1959，15：32

2 戴元本，何祚庥，冼鼎昌，等.μ^-介子被质子辐射俘获. 物理学报，1959，15： 262

3 Xian Dingchang. On the D-meson. JETP，1960，38：1627

4 Xian Dingchang，Baraschenkov V. On the real part of elastic scatteringamplitudes at high energies. Doklady，1960，134： 65

5 Xian Dingchang，Ho T H，Zollner W，et al. Low energy π-π scatteringintegral equation. JETP，1960，39：1668

6 Xian Dingchang，Chen C M. Minimum number of partial waves in reactions in which there are several particles in the final state. JETP，1961，41：784

7 Xian Dingchang，Logunov A A，Nguyen V H. Higher symmetries ofstrong interactions. Phys. lett.，1964，10：130

8 Xian Dingchang，Ogievetsky V I. Possibility of hypernuclei of largestrangeness. Phys. Lett.，1964，9：345

9 汪容，何祚庥，冼鼎昌，等. 强子的相对论性结构模型 (层子模型).原子能，1966 (1)： 137

10 李华钟，冼鼎昌，郭硕鸿. 非阿贝尔规范场理论中的对偶荷——对于磁单极问题的讨论. 物理学报，1976，25： 514

11 Xian Dingchang，Lee H C，Kuo S H. On the problem of dual charge(magnetic monopole) in non-abelian gauge groups. Scientia Sinica，1979. 22：149

12 Xian Dingchang，He X H，Song Y S. An improved variational treatment of lattice gauge theories. Phys. Lett.，153B：417

13 何祚庥. U (1)格点规范场论中的光子解. 见：规范场论及其他物理问题研讨会文集. 上海：上海科技出版社，1984. 65

14 Xian Dingchang，Xue S S，Wu C M. Schwinger-Dyson equation of aWilson loop and the phase structure of SU (2) lattice gauge theory.Phys. Lett.，1986，179B： 372

15 Xian Dingchang. Status of the BEPC Synchrotron Radiation Laboratory. inApplications of Synchrotron Radiation，Gordon & Breach Science Publishers，eds.. Winick H，Xian D C，Ye M，Huang T，1988：591

16 Xian Dingchang，Fang Y H，Li D S. BENT-A software for raytracingof X-ray on bent oblique cut crystals. Nucl. Instru. &. Meth. ，1990，A288：649

17 Xian Dingchang，Wang C X. RADID-A software for insertion deviceradiation calculation. Nucl. Instru. & Meth. ，1990，A288： 649

18 Xian Dingchang，Jiang X M，Wu Z H. Expansion of amorphous carbon inW/C multilayers after annealing. Appl. Phys. Lett.，1990，57： 2549

19 冼鼎昌，肖光明，蒋东红. 固体中的同步辐射X光光声理论. 物理学进展，1993，13： 122

20 Ando M，Chen J，Hyodo K，et al. Nondestructive visual search forfossils in rock using X-ray interferometry imaging. Jpn. J. Appl.Phys.，2000，39：1009

21 Xian Dingchang，Ju X. Feasibility of macromolecular structure experiments operating at the 3W1 beamline of BSRF in the parasitic mode.Nucl. Instr. Meth，2001，A467—468：1353

22 Xian Dingchang，Wu Z，Natoli C，et al. Symmetry dependence of Xray absorption near-edge structure at the metal K edge of 3d transition metal compounds. Appl. Phys. Lett.，2000，79： 1918

知名人物 冼鼎昌人物简介

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·冼鼎昌

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