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20世纪70年代的一天,长沙下着大雨。在长沙火车站附近的一处建筑工地上,避雨的工人看到一个年过四旬的中年人,冒着雨来这里捡拾工地上的大理石废料。
看到这个人一次次在雨中摔倒、爬起,工人們既感动,又有些于心不忍,于是纷纷冒雨帮他装车,又把他送出很远。
正如这群工人所知道的,这个在雨中频频向他们道谢的中年人,的确是一个高级知识分子。但他们或许永远也不知道,就在这些废料搭建起的平台上,这个人带领同事们,经过半个世纪的努力,为中国的强国梦、强军梦点亮了一双眼睛。凭借它,我们的武器可以打得更准,我们的卫星可以看得更清楚,我们的潜艇可以航行得更远……
这一年,刚刚开始激光陀螺研究的高伯龙,正醉心于寻找适合做光路系统的支撑平台。那时,他的身份是国防科技大学的一名教授。几十年后的今天,人们更愿意尊称他为“中国激光陀螺奠基人”。
激光陀螺又叫环形激光器。它利用物体在惯性空间转动时,正反两束光随转动产生频率差的效应,可以在加速度计的配合下,感知物体在任意时刻的空间位置。现代战争中,以激光陀螺为核心部件的自主导航系统,可以不受各类通信系统的限制,精确制导对目标实施打击。因此,激光陀螺也被誉为现代高精度武器的“火眼金睛”。
时间回到20世纪70年代初。彼时,美国率先在激光陀螺领域取得突破,并在世界上引领了一轮激光陀螺的研制热潮。在国内,钱学森敏锐地捕捉到激光陀螺的巨大价值和应用前景。1971年,他将两张写着激光陀螺简单原理的小纸条,交到国防科技大学,并指示学校加强研究。
然而,要依据纸上的描述造出实物,这无异于让一个从未见过火箭的人去设计登月火箭。这两页纸所代表的难度,堪称世界级“密码”。谁是那个破解钱学森“密码”的人?他就是高伯龙!
高伯龙1928年生于广西岑溪。1947年,不到20岁的他考取了清华大学物理系。1951年毕业时,他被评为清华大学物理系当届两名优秀学生之一。
毕业分配时,高伯龙希望进入中科院近代物理研究所从事理论物理研究,这是他所热爱和擅长的方向。但最终,他被分到中科院应用物理研究所。3年后的1954年,高伯龙进入哈尔滨军事工程学院,担任物理教学工作。
这样的生活,一直持续到20世纪60年代。
此时,在大洋彼岸的美国,世界首台红宝石激光器和首台氦氖红光激光器相继问世,引发了世界光学领域的一场革命。在激光发明之初,将激光应用于精确定位导航的设想便已经产生,也引起了包括我国在内的世界各国科学家的普遍关注,人们纷纷开始进行“环形激光器”的研制工作。
1971年,在钱学森的建议下,高伯龙调任由钱学森倡导成立的国防科技大学激光研究实验室。从此,已经过了不惑之年的高伯龙,将他的人生与激光陀螺紧紧地绑定在一起,直到生命的尽头。
初到国防科大,高伯龙面对的第一个重大难题,便是破解钱学森“密码”。好在凭借极为深厚的数理功底,高伯龙通过大量计算,反推出激光陀螺的若干关键理论认识和结论,并提出了我国独有的、完全没有任何成功经验可借鉴的四频差动陀螺研制方案。
同年,在全国激光陀螺学术交流会上,进入该领域不到一年的高伯龙一语惊人——依照我国目前的工艺水平,如果继续效仿美国,10年内都不可能有所突破,只有四频差动陀螺因为降低了工艺难度,最有可能实现!
此言一出,四下哗然,一个“新人”凭什么口出狂言?但高伯龙用扎实的理论和精确的计算说服了与会的众多专家。
理论问题解决后,工艺难题如连绵高山,高伯龙开始了长达20年的攀登。几乎每一次攻关都是从零开始,直到1984年,根据该理论完成的实验室样机才通过鉴定。
然而就在此时,一个突发状况再次让高伯龙面临巨大的质疑——由于美国彻底放弃同类型激光陀螺研制,有人便议论:“国外有的你们不干,国外干不成的你们反而干?”
对此,高伯龙的回答很干脆:“外国有的,先进的,我们要跟踪,将来要有,但并没有说外国没有的我们不许有。”
10年后的1994年,全内腔四频差动激光陀螺工程样机最终通过鉴定,证明了高伯龙所言非虚。
从1975年到1994年,高伯龙在“冷板凳”上苦坐20年,终于以我国自主研制的激光陀螺,完美破译了钱学森“密码”。此时,高伯龙早已到退休的年纪,但他又盯上了新的高地——新型激光陀螺。该型陀螺能消除损耗和温度敏感性等不利因素,正是瞬息万变的战场环境所需要的。由于外国对此型陀螺的技术严格封锁,国内资料有限,高伯龙所见到的只有一张它的图片。
这张图片让高伯龙思考了很久。当时国内的工艺能否满足其研制要求?他伏案写算,耗尽心血设计出一种降低工艺要求的全新方案。
在研究该型陀螺的同时,高伯龙将目光投向激光陀螺最主要的应用领域——组建惯性导航系统,即在原有的导航系统上加装转台,使其旋转起来,否则导航系统无法满足长时间、高精度的惯导需要。这个方案又是一个无经验借鉴的“中国特色”,在一场专为旋转式惯导系统召开的专家研讨会上,与会专家大多持否定态度。
对此,高伯龙的反应是——继续干!70多岁的他义无反顾地带领学生从零开始。在他的悉心指导下,国内首套使用新型激光陀螺的单轴旋转式惯性导航系统面世。几年后,具有一定工程化的双轴旋转式惯导系统面世,精度高居国内第一。
说来可能让人有些不敢相信,作为我国激光陀螺领域的开拓者,高伯龙在几十年的科研和教学生涯中,招收的博士生只有20人左右,这其中,最终只有15人拿到了博士学位。 “能不能解决实际问题,是老师衡量我们学术水平的重要标准。”受访中,高伯龙的博士生、国防科技大学副研究员王国臣说。高老师考查学生,最关键是看研究的結果是否能解决实际问题,看实际问题是解决了一部分还是全部,如果没有完全、彻底地解决问题,那是绝不能过关的。
为了让学生的科研项目落到实处,他不惜让这些整天研究高精尖技术的博士生,成为“蓝领”。
国防科大教授龙兴武就曾被高伯龙“下放”到工厂。为了解决激光陀螺样机的精度问题,高伯龙安排当时正在读博的龙兴武专门从事相关工艺技术的研究。刚开始,龙兴武有些不解:一个博士生去研究工艺,是不是有点大材小用?但怕高老师生气,他没有提出自己的疑惑,决定先试一试。
经过大量走访调研,龙兴武发现,工厂制作工艺水平低下,是影响激光陀螺精度的重要原因,也是制约项目进展的瓶颈。他渐渐明白了老师这样安排的用意,决定投身到这项具有非凡意义的课题中。最终,他成为该领域的专家。
“一定要满足武器型号需求!这是高院士带着我们技术攻关时,反复叮嘱的一句话。”高伯龙的另一位学生,国防科大某系主任罗晖一直谨记导师的教诲。时至今日,每款陀螺设计完成之后,团队都会让其经过恶劣环境的检验,确保陀螺在强震动、大冲击环境下依旧能够保持高精度性能,提升部队战斗力。
“在武器装备上好用、管用、顶用,是国防科大激光陀螺长期拥有好口碑的秘密所在。”罗晖说。
迄今为止,我国也成为世界上唯一一个把平面结构四频差动激光陀螺运用到武器装备上的国家。
激光陀螺的光芒闪耀,但高伯龙自己的生命之光却在2017年12月6日这一天,永远地熄灭了。
进入激光陀螺领域时,高伯龙已近知天命之年。彼时,国内基础工业力量薄弱,连一个超精抛光水平的镜片都做不出来。“正是这样,我们才更要坚持。不干,就可能给国家留下空白。自己的命脉不能掌握在别人手上。”高伯龙倔强地说。
“院士干起活来不要命。”高伯龙团队成员、实验师李晓红回忆说,“那时候条件很差,夏天没有电扇和空调,整个工作间就像个大闷罐,高伯龙经常穿个背心浑身是汗地工作。”几块钱的小背心是他夏日的“标配”。他80多岁高龄时穿着背心在电脑前工作的场景被镜头拍下,“背心院士”之名不胫而走。
从事激光陀螺研究的40余年里,高伯龙几乎没有按时吃过饭,推迟两三个小时是常有的事,有时候还会忘记吃饭,以至于后来正常的饭点他倒不适应了。老伴曾遂珍曾经无奈地说:“我这辈子做得最多的一件事,就是给老头子热饭。”
在他人眼中,高伯龙有些“另类”。在被称为“四大火炉”之一的长沙,他的军大衣一穿就是近半年,并非他天生怕冷,而是因为他患有严重的哮喘,对冷空气特别敏感。为了减少发病频率,他宁愿整天裹着军大衣,以便将更多的时间与精力投到工作中。
为节省看病时间,他跑到医院去开大剂量的药。起初医生不同意,因为激素类药物对身体伤害大,他却满不在乎,“管他什么副作用,能工作就行”。后来医生也拗不过他,只好任由他一次性将几个月甚至半年的药抱回家。
高强度的工作加上长期服药,带来的是身体的透支。到了晚年,高伯龙的身体机能全部紊乱,双腿又黑又肿,甚至需要人搀扶着才能上楼。他拒绝坐轮椅,总说:“坐下就再也站不起来了!”
为了与病魔做斗争,高伯龙想尽办法。为了调节肺部问题,他坚持游泳,83岁时还能一口气游一公里;为了控制血糖,他就吃清水面条与水煮白菜,餐餐如此。团队成员说:“高院士对个人身体的自律达到了苛刻的程度。”
在医院度过的最后3年里,高伯龙一刻也没有放下过他挚爱的事业。他的床头摞着高高的书籍与资料;学生前来看望,他总会提前很久挪到沙发上坐着,关上门与其促膝长谈。
护士郭佳回忆说,高伯龙为了方便工作,不愿打留置针,只接受一次性扎针,扎的次数多了,手背便肿了起来。有时自己扎不中血管,老人家不仅毫不介意,还鼓励她继续“实验”。“年轻人永远不要怕犯错,就怕你失去了挑战的勇气。”
随着身体日渐衰弱,高伯龙开始抓紧时间发短信,他要把自己的思考全部告诉学生。他坐在病床上,捧着老人机艰难地打字,一条短信要耗费半个小时,看得一旁的护士偷偷抹眼泪。“他总说在办公室的抽屉里还有一篇学生的论文,很有价值,他要回去继续深化,直到去世前的那一年,他还想着出院的事……”
“总觉得他的魂还在。”受访中,李晓红这样告诉笔者,每次觉得自己迷茫的时候,就好像他还在给你指引方向,告诉你应该往哪里走……
(永康摘自《中国科学报》2019年9月18日,本刊节选)
看到这个人一次次在雨中摔倒、爬起,工人們既感动,又有些于心不忍,于是纷纷冒雨帮他装车,又把他送出很远。
正如这群工人所知道的,这个在雨中频频向他们道谢的中年人,的确是一个高级知识分子。但他们或许永远也不知道,就在这些废料搭建起的平台上,这个人带领同事们,经过半个世纪的努力,为中国的强国梦、强军梦点亮了一双眼睛。凭借它,我们的武器可以打得更准,我们的卫星可以看得更清楚,我们的潜艇可以航行得更远……
这一年,刚刚开始激光陀螺研究的高伯龙,正醉心于寻找适合做光路系统的支撑平台。那时,他的身份是国防科技大学的一名教授。几十年后的今天,人们更愿意尊称他为“中国激光陀螺奠基人”。
破解钱学森“密码”的人
激光陀螺又叫环形激光器。它利用物体在惯性空间转动时,正反两束光随转动产生频率差的效应,可以在加速度计的配合下,感知物体在任意时刻的空间位置。现代战争中,以激光陀螺为核心部件的自主导航系统,可以不受各类通信系统的限制,精确制导对目标实施打击。因此,激光陀螺也被誉为现代高精度武器的“火眼金睛”。
时间回到20世纪70年代初。彼时,美国率先在激光陀螺领域取得突破,并在世界上引领了一轮激光陀螺的研制热潮。在国内,钱学森敏锐地捕捉到激光陀螺的巨大价值和应用前景。1971年,他将两张写着激光陀螺简单原理的小纸条,交到国防科技大学,并指示学校加强研究。
然而,要依据纸上的描述造出实物,这无异于让一个从未见过火箭的人去设计登月火箭。这两页纸所代表的难度,堪称世界级“密码”。谁是那个破解钱学森“密码”的人?他就是高伯龙!
高伯龙1928年生于广西岑溪。1947年,不到20岁的他考取了清华大学物理系。1951年毕业时,他被评为清华大学物理系当届两名优秀学生之一。
毕业分配时,高伯龙希望进入中科院近代物理研究所从事理论物理研究,这是他所热爱和擅长的方向。但最终,他被分到中科院应用物理研究所。3年后的1954年,高伯龙进入哈尔滨军事工程学院,担任物理教学工作。
这样的生活,一直持续到20世纪60年代。
此时,在大洋彼岸的美国,世界首台红宝石激光器和首台氦氖红光激光器相继问世,引发了世界光学领域的一场革命。在激光发明之初,将激光应用于精确定位导航的设想便已经产生,也引起了包括我国在内的世界各国科学家的普遍关注,人们纷纷开始进行“环形激光器”的研制工作。
1971年,在钱学森的建议下,高伯龙调任由钱学森倡导成立的国防科技大学激光研究实验室。从此,已经过了不惑之年的高伯龙,将他的人生与激光陀螺紧紧地绑定在一起,直到生命的尽头。
20年苦坐“冷板凳”
初到国防科大,高伯龙面对的第一个重大难题,便是破解钱学森“密码”。好在凭借极为深厚的数理功底,高伯龙通过大量计算,反推出激光陀螺的若干关键理论认识和结论,并提出了我国独有的、完全没有任何成功经验可借鉴的四频差动陀螺研制方案。
同年,在全国激光陀螺学术交流会上,进入该领域不到一年的高伯龙一语惊人——依照我国目前的工艺水平,如果继续效仿美国,10年内都不可能有所突破,只有四频差动陀螺因为降低了工艺难度,最有可能实现!
此言一出,四下哗然,一个“新人”凭什么口出狂言?但高伯龙用扎实的理论和精确的计算说服了与会的众多专家。
理论问题解决后,工艺难题如连绵高山,高伯龙开始了长达20年的攀登。几乎每一次攻关都是从零开始,直到1984年,根据该理论完成的实验室样机才通过鉴定。
然而就在此时,一个突发状况再次让高伯龙面临巨大的质疑——由于美国彻底放弃同类型激光陀螺研制,有人便议论:“国外有的你们不干,国外干不成的你们反而干?”
对此,高伯龙的回答很干脆:“外国有的,先进的,我们要跟踪,将来要有,但并没有说外国没有的我们不许有。”
10年后的1994年,全内腔四频差动激光陀螺工程样机最终通过鉴定,证明了高伯龙所言非虚。
从1975年到1994年,高伯龙在“冷板凳”上苦坐20年,终于以我国自主研制的激光陀螺,完美破译了钱学森“密码”。此时,高伯龙早已到退休的年纪,但他又盯上了新的高地——新型激光陀螺。该型陀螺能消除损耗和温度敏感性等不利因素,正是瞬息万变的战场环境所需要的。由于外国对此型陀螺的技术严格封锁,国内资料有限,高伯龙所见到的只有一张它的图片。
这张图片让高伯龙思考了很久。当时国内的工艺能否满足其研制要求?他伏案写算,耗尽心血设计出一种降低工艺要求的全新方案。
在研究该型陀螺的同时,高伯龙将目光投向激光陀螺最主要的应用领域——组建惯性导航系统,即在原有的导航系统上加装转台,使其旋转起来,否则导航系统无法满足长时间、高精度的惯导需要。这个方案又是一个无经验借鉴的“中国特色”,在一场专为旋转式惯导系统召开的专家研讨会上,与会专家大多持否定态度。
对此,高伯龙的反应是——继续干!70多岁的他义无反顾地带领学生从零开始。在他的悉心指导下,国内首套使用新型激光陀螺的单轴旋转式惯性导航系统面世。几年后,具有一定工程化的双轴旋转式惯导系统面世,精度高居国内第一。
研究工艺的博士生
说来可能让人有些不敢相信,作为我国激光陀螺领域的开拓者,高伯龙在几十年的科研和教学生涯中,招收的博士生只有20人左右,这其中,最终只有15人拿到了博士学位。 “能不能解决实际问题,是老师衡量我们学术水平的重要标准。”受访中,高伯龙的博士生、国防科技大学副研究员王国臣说。高老师考查学生,最关键是看研究的結果是否能解决实际问题,看实际问题是解决了一部分还是全部,如果没有完全、彻底地解决问题,那是绝不能过关的。
为了让学生的科研项目落到实处,他不惜让这些整天研究高精尖技术的博士生,成为“蓝领”。
国防科大教授龙兴武就曾被高伯龙“下放”到工厂。为了解决激光陀螺样机的精度问题,高伯龙安排当时正在读博的龙兴武专门从事相关工艺技术的研究。刚开始,龙兴武有些不解:一个博士生去研究工艺,是不是有点大材小用?但怕高老师生气,他没有提出自己的疑惑,决定先试一试。
经过大量走访调研,龙兴武发现,工厂制作工艺水平低下,是影响激光陀螺精度的重要原因,也是制约项目进展的瓶颈。他渐渐明白了老师这样安排的用意,决定投身到这项具有非凡意义的课题中。最终,他成为该领域的专家。
“一定要满足武器型号需求!这是高院士带着我们技术攻关时,反复叮嘱的一句话。”高伯龙的另一位学生,国防科大某系主任罗晖一直谨记导师的教诲。时至今日,每款陀螺设计完成之后,团队都会让其经过恶劣环境的检验,确保陀螺在强震动、大冲击环境下依旧能够保持高精度性能,提升部队战斗力。
“在武器装备上好用、管用、顶用,是国防科大激光陀螺长期拥有好口碑的秘密所在。”罗晖说。
迄今为止,我国也成为世界上唯一一个把平面结构四频差动激光陀螺运用到武器装备上的国家。
他的魂还在
激光陀螺的光芒闪耀,但高伯龙自己的生命之光却在2017年12月6日这一天,永远地熄灭了。
进入激光陀螺领域时,高伯龙已近知天命之年。彼时,国内基础工业力量薄弱,连一个超精抛光水平的镜片都做不出来。“正是这样,我们才更要坚持。不干,就可能给国家留下空白。自己的命脉不能掌握在别人手上。”高伯龙倔强地说。
“院士干起活来不要命。”高伯龙团队成员、实验师李晓红回忆说,“那时候条件很差,夏天没有电扇和空调,整个工作间就像个大闷罐,高伯龙经常穿个背心浑身是汗地工作。”几块钱的小背心是他夏日的“标配”。他80多岁高龄时穿着背心在电脑前工作的场景被镜头拍下,“背心院士”之名不胫而走。
从事激光陀螺研究的40余年里,高伯龙几乎没有按时吃过饭,推迟两三个小时是常有的事,有时候还会忘记吃饭,以至于后来正常的饭点他倒不适应了。老伴曾遂珍曾经无奈地说:“我这辈子做得最多的一件事,就是给老头子热饭。”
在他人眼中,高伯龙有些“另类”。在被称为“四大火炉”之一的长沙,他的军大衣一穿就是近半年,并非他天生怕冷,而是因为他患有严重的哮喘,对冷空气特别敏感。为了减少发病频率,他宁愿整天裹着军大衣,以便将更多的时间与精力投到工作中。
为节省看病时间,他跑到医院去开大剂量的药。起初医生不同意,因为激素类药物对身体伤害大,他却满不在乎,“管他什么副作用,能工作就行”。后来医生也拗不过他,只好任由他一次性将几个月甚至半年的药抱回家。
高强度的工作加上长期服药,带来的是身体的透支。到了晚年,高伯龙的身体机能全部紊乱,双腿又黑又肿,甚至需要人搀扶着才能上楼。他拒绝坐轮椅,总说:“坐下就再也站不起来了!”
为了与病魔做斗争,高伯龙想尽办法。为了调节肺部问题,他坚持游泳,83岁时还能一口气游一公里;为了控制血糖,他就吃清水面条与水煮白菜,餐餐如此。团队成员说:“高院士对个人身体的自律达到了苛刻的程度。”
在医院度过的最后3年里,高伯龙一刻也没有放下过他挚爱的事业。他的床头摞着高高的书籍与资料;学生前来看望,他总会提前很久挪到沙发上坐着,关上门与其促膝长谈。
护士郭佳回忆说,高伯龙为了方便工作,不愿打留置针,只接受一次性扎针,扎的次数多了,手背便肿了起来。有时自己扎不中血管,老人家不仅毫不介意,还鼓励她继续“实验”。“年轻人永远不要怕犯错,就怕你失去了挑战的勇气。”
随着身体日渐衰弱,高伯龙开始抓紧时间发短信,他要把自己的思考全部告诉学生。他坐在病床上,捧着老人机艰难地打字,一条短信要耗费半个小时,看得一旁的护士偷偷抹眼泪。“他总说在办公室的抽屉里还有一篇学生的论文,很有价值,他要回去继续深化,直到去世前的那一年,他还想着出院的事……”
“总觉得他的魂还在。”受访中,李晓红这样告诉笔者,每次觉得自己迷茫的时候,就好像他还在给你指引方向,告诉你应该往哪里走……
(永康摘自《中国科学报》2019年9月18日,本刊节选)