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在文革期间的学习和科研

摘要: 抗日战争时期，由于日冦侵犯，许多大学不得不内迁，但教授、学生能坚持教书、学习、做科研。他们的事迹迄今仍被传颂。然1966年文化大革命席卷全国每个角落，读书无用论，知 ...
抗日战争时期，由于日冦侵犯，许多大学不得不内迁，但教授、学生能坚持教书、学习、做科研。他们的事迹迄今仍被传颂。然1966年文化大革命席卷全国每个角落，读书无用论，知识越多越反动，沁入人心。那个时候全国各地都有秘密的学习小组，有的是由一个教授带头，有的是志同道合的同学、同事组成，自发地学习、研讨自然科学问题，他们深信天生我材必有用。果然乌云散去之后，他们变成了科学的栋梁。本文所记述的荘同学成了國家工程院院士，许同学与李同学成了交大的教授，严同学在IBM公司任职直至退休，郑老师在加拿大一所大学任教。我还接触到许多这样的故事，但却鲜見有关的记載。我以为这段历史这些故事同抗战时的西南联大一样，不应该为人们忘却，所以我写下了我的一段往事。


我是66届大学生，因文化革命拖到67年下半年才分配工作，去了上海照相机二厂，全厂一共四百多人。进厂不久，要内迁一半，去建设江西光学仪器厂。厂里内迁之后我就成了光学车间镀膜部门的唯一“师傅”，并且开始收徒弟了。我在上班时便开始有了较大的自由，常常以学习镀膜技术为名，阅读一些书籍和技术资抖，有时还可以去上海光学仪器厂，上海照相机一厂等参观学习。我的徒弟对我很好，经常对我讲：师付你尽管看书，生活（上海话，即生产工作的意思）我来做就是了。我上班看书这件事也有一个有趣的过程。开始时车间领导都是反对的。有时他们走进镀膜间，一看到我在看书就会皱眉头。但我坚持我是在看与业务有关的书籍，他们虽有意见但又无可奈何。这样日复一日，年复一年，最后我上班看书便成了既成事实。到后来有一次一个厂领导来镀膜间，正巧我没在看书，他便反过来问我：今天你怎么没看书？当时我们镀膜间里一共有四台镀膜机，每台机器里都有抽真空的机械泵，上班时马达声音不停地在轰隆轰隆作响，加上擦拭镜片用的酒精乙醚挥发出来的气味，这些都是我学习的不利因素。但是经过几年的坚持，我就在这样恶劣的环境下，居然学会了静心做学问的本事。后来我对我的学生讲，你们在南京路上放一张桌子，我也可以看书（那时候，我的光学车间便在南京路西䒙路口，中百一店的六楼）。


在镀膜工作上的进展起始於1973年的一次在烟台召开的全国镀膜会议。那是林彪事件之后，虽然文革运动仍在继续，但又号召恢复国民经济建设，所以才有了这一次的会议。在几天的交流中最引起我兴趣的是浙江大学唐老师的关於光学薄膜自动设计工作的介绍。我听完他的报告是一头霧水，什么评价函数、最小二乘法，都是从未接触过的内容。在其他人都去吃中飯时，我拉着他希望给我一点详细解释，他见我是一个来自上照二厂的小技术员，说了几句就走了。但他的这个报告给了我极大的启发，回厂以后我就开始寻找这方面的资料加以学习。当我初步弄懂这个自动设计实际上是数学上求多元函数的极值问题的时候，正好遇到上海科技大学数学系的张老师到工厂里来寻找有关数学方面的课题。我向她叙述了有关光学薄膜的基夲计算公式，以及我需要解决的问题，也向她介绍浙江大学他们在用最小二乘法作计算的情况。一下子她便听懂了我的要求，答应帮我编一个程序试试。我乘机提出向她学习编程序和上机，她也很爽快地答应了。那时候提倡知识分子与工农相结合，对於上海科大而言，我就是一个工人师付，所以很容易得到了双方单位的支持。当时上海只有一个市计算中心，各单位要用电子计算机算题时，凭单位介绍信，去申请使用时间，我们当时称“上机”。计算所有两台计算机分别放在二个恒温的大房间里，可能当时计算机的大部分元件还是真空管，每一台都占了长长地一排大立柜。当时编好程序还要把英文字母转化为两进制的码，用打孔的形式记录到一条黑纸带上，上机时再让自己的纸带通过计算机的一个光电读码系统，在计算机无误地读出程序指令之后才能开始算题。我一边学习编写程序，一边学打孔，经过一个阶段学习，我可以一个碼不错地将一个程序的孔打到一卷纸带上。在张老师的指导和帮助下，用了约一年的时间，我们完全重复了浙大做过的工作，得到了与他们基夲相同的结果。当时薄膜自动设计的一个难以逾越障碍是，在计算过程中如何从评价函数的局部极小值中脱离出来。张老师是一位非常有耐心和工作极端认真的人，她当时就提出来将最优化中已经成熟的各种方法逐一加以试验和比较。那时候唐老师了解到我们的工作进展，主动到上海来找我们，提出双方合作，经常交流这方面工作的进展。我们欣然答应，并把我们编制的程序拿出来给他参考。


再经过一段时间的摸索和试验，我们已经认识到问题的关键是要找到一种脱离局部极小值的数学方法，但已有的所有算法都无法解决这个困难。这时候，上海科大数学系的另一位郑老师也加入了进来。他给我们带来了新的思路。我们决定试验一种随机搜索的新方法。这是在我们对已有的各种方法的完全理解后的一个突破。那时候我们已经认识到，唯一可能摆脱局部极小值的是在多元函数空间中作无限多次的计算和比较，即蒙德卡罗方法。但在实际上因运算时间有限这是很难实现的。统计理论是郑老师的强项，他想到用统计的方法来减低运算量。郑的夫人当时在沈阳工作，他与我一样在上海也是单身，所以我们两人有足够的时间，如果不去计算所，便去他在淮海路附近的亭子间里，日日夜夜在一起讨论或上机。这样又过了大约半年时间，我们取得了不少较好的设计结果。其中一件有趣的事情是我在计算三层減反射膜系时，有一次把膜层厚度的搜索区间规定得大了许多，结果发现原来一直公认的1/4-1/2-1/4膜系并不总是最佳选择，而1/4-1/2-1/2膜系有时候性能也不错。好在当时已经有了很好的计算程序，我系统地比较了这两种膜系对不同折射率的玻璃基底的适用性，最终发现原来的膜系仅对低折射率的玻璃有利，而我发现的新膜系则对高折射率的玻璃有利。据说此发现后来曾被写进上海机械学院光仪系的教材。此事也是我第一次体验到科学发现的偶然性与必然性的关系。


由於最优化方法上的突破，我们决定要将已有的所有光学薄膜设计方法总结出来。於是唐老师，上海光学仪器厂的李X，许XX，以及郑老师和我有一段时间每星期在许的家中讨论半天，最后合作写出了一篇长文，在当时北京的一个光学工程刊物上以专輯形式刊出。许的家在南市区，是一所老房子，每次聚会我们一边喝茶、一边讨论，小便急了，就一起到外面小路上的公共厕所去排队方便。多年以后，唐老师一度做到浙江大学付校长，李、许两位1978年一起考进交通大学当研究生，然后留校升至教授，最后在交大先后退休。如今每次聚会时，大家都是非常怀念这段往事。


与此同时，荘XX（当时在上海光学仪器厂研究室工作，复旦物理系1962年毕业，他与李X、许XX是同年级同学），郑老师和我还有另外一个方面的课题讨论，就是如何将我们发展的求极值的最优化方法用在光学设计上面。经过多次讨论，我们写了一篇文章投稿到应用数学学报，介绍这个最优化方法。后来又用它来设计了一个消球差的疃孔函数，投寄到文革后出版的第一期光学学报。写这篇文章时，荘和郑都已在国外进修了，是我在上海生理所时写的稿件以及负责回答了审稿者的问题。


在上照二厂，我还有两位复旦校友：奚XX和严XX，他们比我早一届毕业，是在1965年分配到厂里的，所以我1967年到厂时，他们都已在厂技术科工作。严XX因在文革中受到冲击，当时被下放到厂的电工组，作电器和线路的维修保养工作。在1960年代末，当时的技术科长从日本的照相机杂志了解到光学传递函数这个新名词，就叫奚XX关心一下，因为他的英文、日文均很好。他找了几篇资料，便与严和我一起讨论学习，我也由此进入了这个领域。当时我还在外文书店买到一本由英文翻译到俄文的书：统计光学导引（EdwardL. O’Neill: Introduction to statistical optics (1963) 。 此书直到我来美以后才看到英文原版），我工作之余在家里读完了此书大部分内容。经过好几篇文章的交叉学习和讨论之后，我们对这方面知识有了基本的理解，於是进一步想自制一台传递函数的测量设备。有一次奚大榕找到一篇法文资料，我想到可请我的叔叔帮忙，他是原震旦大学毕业的，当时不但在新华医院做医生，而且还在二医教法文。於是奚和我便去找他，我们先请我的叔叔把句子从法文翻到英文，奚再将英文译到中文，他同我再讨论中文的意思，若有问题再问叔叔在法文里有否其他的含义。这样经过整整一个上午的紧张工作，把一篇文章大致译了出来。后来主要在奚的努力下，我们终於试制成了国内第一台光学传递函数测量仪。当时中科院长春光机所有关人员（蒋筑英等人）闻讯还特地来厂里了解学习。在文革结束前夕，厂里从荷兰进口过一台光学传递函数测量仪，因为我厂的条件简陋厂房破旧，似乎见不得洋人，於是在上海展览馆（原哈同花园、解放后建成中苏友好大厦）租了一间房，作为设备的安装和调试之用。很可悲的是，我们复旦的三个人都被排除在接待人员的名单之外，而是让一位只懂光学设计但不懂传递函数的党员技术员作为负责人，去接待外方来安装设备的工程师并同他进行交流。这就是当时我们这些非党的技术人员的处境。（蒋百川）

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