百年清华

梦想逢时代 发展系国运——访原清华大学电子工程系系主任张克潜教授

2018-12-03 | 撰稿:万军,摄影:黄飞 | 来源 公号“THU电子系校友会” |

张克潜,清华大学电子工程系教授。1953年毕业于清华大学无线电工程系。历任清华大学副教授、教授、电子工程系主任,电子物理与器件教材编委会第一、二届主任委员,高技术研究发展计划信息技术领域专家委员会首席专家。全国电子信息类物理电子技术专业教学指导委员会主任委员。中国电子学会会士、中国通信学会会员。主要从事电子物理与器件学科的教学和研究工作。

登临清华—罗姆电子工程馆六层,一方独立区域展现在眼前,这就是清华大学电子工程系的系史陈列馆。在深入访谈原清华大学电子工程系系主任张克潜教授前,我们聆听他对馆内陈设、照片的介绍:“这是金属陶瓷的大功率发射管,用于广播电台发射台,可产生连续波100千瓦。这是我的老师韩丽瑛指导北京电子管厂研制的,这是机场导航用大功率速调管。这是机载电子对抗用行波管。这几只在五十年前研制的器件和气象雷达直到现在仍在生产使用。”我们也不时浏览,不时驻足。展厅内,张克潜老师的朗朗话语回荡耳边,一件件见证电子系发展历史的重要文物,一帧帧展露电子系过往岁月沧桑的老照片,一桩桩充满传奇色彩的如烟往事,仿佛把我们带回到了很久以前的时光驿站。

童心偏“好玩”,“好玩”圆梦想

1937年,“七七事变”爆发。张克潜的父亲正任职于黄河水利委员会,他未及回京向家人辞行,便携带仪器、资料从开封南下重庆,踏上抗日救亡之路。张克潜的叔叔搭上最后一班轮船远赴欧洲留学。年仅4岁半的张克潜随奶奶、母亲、姑姑等,一家老幼匆匆离开沦陷的北平,挤上火车,逃难至天津,进入英租界。满载着“难民”的火车的隆隆声震开了张克潜童年的记忆之门。那时天津英租界俗称“英国地”,法租界称“法国地”,日租界称“日本地”,租界之外就是“中国地”。“中国地”老旧破烂,“外国地”整洁簇新,形成刺眼的反差。童年的张克潜饱受战乱之苦,民族积弱的耻辱历历在目,山河惨变的伤痛时时萦绕心头。

当年,沿着英租界伦敦路走下去,尽头流淌着墙子河,一桥横亘,对岸便是张克潜就读的耀华学校。深秋晴晚,夜凉似水,万籁俱寂,张克潜内心趋于平静,抬头仰望,星辰满天,银河浩瀚,唤起了他童心的好奇。仙女座大星云在小望远镜中赫然出现;明亮的木星及其卫星木卫一、木卫二、木卫三、木卫四分布在一条直线上,每天位置不同。

在小学,张克潜无拘无束,自由自在,正课、作业之外他尽情玩耍,巨大的好奇心与创造力豁然释放,求知的“科学梦想”在激发、在鼓荡,身心的自由、好玩的本性如万斛源泉,喷涌而出;“好玩”又为他日后的孜孜以求、执着探索拓展出巨大空间。正如张克潜自己所言,他是“玩大的”。

从小学起,张克潜就开始进行各种手工制作,弹弓、弓箭、玩具手枪等无不涉猎。他还向附近书店老板学习制作风筝,向比他大五岁的表哥学习制作模型飞机,随着动手能力与日俱增,他“好玩的技艺”也突飞猛进。一次,他从破烂堆里寻得几张旧唱片,留心观察家里的留声机,于是决定自己制作一台。他拿出小板凳作机架,用皮鞋油铁盒制成唱头,固定一个圆规笔芯插头,插入唱针。通过手摇,以皮带带动旋转,音乐瞬间曼妙飘出。为祖母诊病的原协和医院大夫听了称赞不已。

读高小时,张克潜买到一本译自俄文的科普书《少年电机工程师》,从此爱不释手。这本书深入浅出,图文并茂,带他进入“电的世界”,影响了他一生。按照书中指导,他购买电铃变压器,将220伏电压降至6伏、12伏,随后开始制作继电器、电磁铁、电铃、台灯、电热水器等各种小电器。他还制作小马达,用捡来的铁皮破罐头盒,以漆包线或纱包线绕成转子,将定子也绕成线圈,制成直流串激电动机,运转自如。制作电话时,他买到耳机和碳粒话筒后,把电话线从胡同底他的家拉到住在胡同口的同班同学陈翔孝家,很快俩人实现了通话,非常高兴。张克潜冲着听筒大声呼叫:“陈翔孝,听见没有?”此时妈妈说:“你这么喊,不用电话他也听见了。”初中,张克潜迷上了无线电。首个目标是制作矿石收音机,与先前制作小电器捡废品不同,需要购置零件。矿石检波器是从中药店购得自然铜(黄铁矿),再买价钱不菲的可变电容器和耳机,只好省吃俭用——妈妈给的零钱几乎告罄。矿石收音机灵敏度低,需架设更高的天线。他爬上旁边的汽车房,试验各种天线,改进矿石机的收听效果。最终,收音机里清晰地传来音乐、相声,他感到其乐无穷。

高中伊始,张克潜的手工制作升级到电子管收音机,从单管再生式收音机、带喇叭的三管再生式收音机,直至五管超外差式收音机。通过看书自学,他已完全掌握了利用混频器变频的基本原理。高一下学期,他转学至南开中学。夜深人静之时,通过自制短波收音机,他悄悄收听到冀中解放区的广播电台,关注解放军节节胜利的新闻。他与班上几个志同道合的同学组织“无线电研究社”,分享工具,共同制作,还传阅旧书、老杂志,探究无线电原理。那时他心中的偶像是爱迪生、马可尼和贝尔。

张克潜最喜欢的课程之一是“物理”,特别是“物理实验”。在南开中学执教物理的潘老师毕业于清华物理系,是一位女老师,见到张克潜喜欢物理实验,就将物理仪器室的钥匙交予他,这样在课余他可以随时在物理仪器室做实验。于是他把实验课上没用过的仪器“玩”了一遍,静电起电机、验电器、放电器、继电器、电动机、光谱议等,这些仪器对他来说大有裨益,在物理眼界、层面上,他已高出同龄人一筹。仪器室还有天文望远镜,在寒冷的冬夜,他架设起来,遥望灿烂的星空。仙女座和猎户座大星云是那样璀璨,迢迢星际对于他而言已不再陌生,少年的科学梦已不再遥远……

岁月承风浪 破浪迎挑战

人的成长离不开时代发展。望着陈列室上世纪五十年代初的老照片,张克潜的思绪回到了大学时光。1950年他考入了清华大学电机系(1952年无线电工程系成立,之前主要相关人员在电机工程系电讯组)。天道酬勤,应物成务,梦想初筑。那时,新中国刚成立,国家经济百废待兴,建设大计方兴未艾。1953年正值第一个五年计划开局,国家亟需人才,张克潜及其所在年级同学均提前一年毕业,因此学制只有三年。

清华电机系分成电力组和电讯组,1952年二年级时他进入电讯组。同年9月,无线电工程系在清华、北大电讯组合并的基础上成立,孟昭英担任系主任。然而在院系调整中,“襁褓中的风浪”迎面而来。按《清华大学电子工程系系史》(第一卷)一书所载:“无线电系建系前后,教育部的苏联顾问和清华的苏联专家以‘无线电是国防专业,地方学校不应该设无线电专业’为由,认为无线电系应该调出清华。”清华大学刘仙洲校长、钱伟长教授等果断决策,孟昭英、常迵教授据理力争,在总参通讯兵部部长王诤将军、机械工业部电信工业局(十局)王士光局长等领导坚决支持下,清华无线电系终获保留。孟昭英、常迵分任正副系主任,李传信任教工党支部委书记,无线电系稳步发展起来。

大学期间,张克潜受教于诸多清华名师,学业长足精进。他的授课老师中就有大名鼎鼎的孟昭英、常迵、闵乃大、杨弃疾等人。闵乃大是赴德国的中国留学生,是德国著名电讯网络专家的弟子,学成回国后在清华电机系执教“电讯网络”课程,夏培肃、王传英、杨弃疾三位老师都是他的助教。闵乃大学养精深,大家风范,在无线电系拥有邮电部支持的独立研究所,后又奉命至中科院组建数学研究所,之后与他的德国太太一起定居德国。夏培肃师从于他,后成为中国计算机界的元老。张克潜随蓝于这些金声玉振的大师,耳濡目染,受益匪浅。

张克潜的优异成绩也受益于从小的无线电爱好。在毕业前的期末考试中,孟昭英先生出的一道题目是“阴极输出器的特点和应用”。在答题最后他引申出一段话:“它比较适用于推动乙二类放大器。因为乙二类有栅流,输入阻抗较低。而阴极输出器的特点是输出阻抗低,所以它适合于做乙二类放大器的前置机。”孟先生听了以后十分欣悦,因为他讲课并未涉及于此。张克潜除了将孟老师所讲内容都深思熟虑、融会贯通,平时还翻阅无线电杂志,不乏深稽博考。“好玩”助学业,少年求知的梦想如今转成为科学献身的理想!1953年毕业后,他便留校在无线电系担任了助教,并加入新成立的“电真空教研组”,在孟昭英教授的指导下工作。

建系以后,无线电系(1956年改称“无线电电子学系”)一直得到国家电子工业、国防通信事业主管部门的大力支持,克难关,迎挑战,发展迅猛。无线电系主要负责人孟昭英、常迵、李传信、吴佑寿等老师与这些主管部门的决策者相互熟识、心曲相通,这些部门对无线电发展高度重视。张克潜时任电真空教研组主任,遇到问题会前往位于北京万寿路的机械工业部十局(四机部和电子部前身),一进大院,就直奔王士光局长的办公室,二人针芥相投,促膝畅谈,探讨如何发展电子事业。王诤将军专门把张克潜他们请去讨论如何发展雷达工业。那时中国尚无雷达工业,而王诤对美国各种雷达的型号一清二楚,了如指掌。他还专门邀请张克潜等人赴西安开会研制新型雷达。国防科委亦如此,从主管电子工业的十四院四局局长李庄直到参谋,无不相互投契,无线电系所获项目均由他们直接下达。

1961年、1962年,解放军地空导弹部队接连击落美国P2V低空侦察机、U2高空侦察机,发现机身中的电子对抗装置的发射管是宽频带的周期磁场永磁聚焦行波管。一个星期天,李庄局长亲赴清华,将行波管带来,找到李传信,他们立即将张克潜请到系办公室。最后敲定由无线电系研制此类型号的行波管。此前,张克潜在指导学生毕业设计时,已观察到行波放大效应。在此基础上,两年以后终于研制成功,通过了鉴定。此后无线电系又与北京电子管厂合作立项研制出金属陶瓷周期聚焦行波管,用于应答式干扰机,相关技术应用至今。无线电系从无到有、从小到大,1952—1966年迅速发展,一跃成为全校最大、学科齐全的系,主要方向有雷达、通信、电视、微波天线、电真空和半导体等。

在陈列室,张克潜指着文物、照片娓娓道来:“……这是击落的U2高空侦察机的金属陶瓷行波管……这几个由无线电系自主研制的器件,如今还在生产。这是微波天线教研组研制的参量放大器。”

“这张审阅绵阳分校设计图纸的相片里右边这位是党委副书记胡健,后面那位是绵阳分校建筑的设计师,中间戴眼镜的是蒋南翔校长。最右边照片中的器件是绵阳时期的主要研究成果正交场放大器。”追忆往事,张克潜提及绵阳。

文革开始后,1969年-1971年无线电系搬迁至四川绵阳,成为清华大学绵阳分校。1971年11月,张克潜随电真空教研组前往四川绵阳,他受命组织搬迁工作。全体教职工将所有研究设备包括大型真空炉等仔细拆卸、装箱、编号,用卡车驮运到清华园火车站,不远千里运抵绵阳。整个搬迁过程耗时两个月,“连一颗螺丝钉也没落下”。到达绵阳后,基建已基本竣工,成片房子的一砖一瓦都凝结着无数师生的汗水。

绵阳分校时期长达十年,对于无线电系发展却尤为关键。在极其艰苦条件下,张克潜与所有师生奋发蹈厉,困知勉行,一起重建实验室,制定教学方案,攻克科研难关,为数字通信、雷达、半导体、激光、计算机等科技领域打下了坚实的基础。那时,这些领域或崭露头角,或蓄势待发,或初露锋芒,为日后的大发展迎来一片曙光。当今网络科技依托微电子、数字化、光纤三项基础科技,无线电系均占先机,绵阳分校时期不可或缺。究其原因,张克潜谈到这一时期的两个“得益”。一是得益于绵阳、成都地区的军工企业众多,有利于学校与工厂紧密结合。张克潜经常带学生去成都入厂实习并展开教学,同时与工厂技术人员并肩携手,试制产品、解决实际问题。理论与实践相结合,技术能力如虎添翼,学术水平日就月将。二是得益于系图书馆在绵阳继续保留,这一优良传统发挥了巨大作用。图书馆订阅国外最先进的杂志《无线电工程学会》、《物理评论》、《电子》等,持之以恒,从未间断。尽管那时国家处于闭塞、隔绝状态,但通过图书馆的杂志、图书,他一直追踪国外相关领域的最新动态。结合正交场放大管研制实践,他不断提高学术水平,撰写出论文《具有切断区的注入式正交放大管的小信号理论》(刊于《电子学报》)。光阴似箭,岁月如梭,绵阳时期渐渐落幕。随着教学向纵深开展,科研不断结出硕果,张克潜与整个无线电系即将迎来崭新的发展时代。

时代迎发展 发展重在人

文革结束不久,1978年秋张克潜先期回到北京,迎接恢复高考后电真空专业的第一批新生。同时参与研究生招生工作。1979年五一前后,清华绵阳分校全部迁回北京。回京后的日子,一度上下交困、步履维艰,工作场所仅有几间小屋,条件简陋。吴佑寿任系主任时,很快恢复了东主楼区域,即当初在孟昭英、李传信领导下,张克潜与建筑系的建筑师一起规划设计的东主楼九区、十区、十一区。

回京后,科研教学工作出现转向、突破:从微波发展到光,从模拟通信发展到数字通信,从分离元件发展到小规模集成电路,直至大规模集成电路。电真空教研组也开始探索新方向,部分教研工作向周炳琨领导的激光组靠拢,转向声光领域,张克潜开始推进声学研究。

在国际学术交流方面,文革前已有基础。当时风气学习俄文为主,但李传信坚持主张教学中不能放弃英语,时常测试青年教师英语,长期订阅英文杂志。张克潜认为,此举足显李老师的远见卓识。他更身体力行,博览杂志、书籍,了解国外从事大功率微波研究的国际著名专家教授,虽因隔绝未曾谋面,但深谙他们的学术成果、见解主张。1964年张克潜首次出国,赴巴黎参加微波管国际会议,会上与那些著名专家、学者相逢,如英国伦敦大学艾瑞克·艾什等,顿觉一见如故、形同莫逆。文革结束,国际学术交流恢复。上世纪七十年代末张克潜再度出访,首访美国,开始了广泛的国际交流。

上世纪八十年代中期迎来世界银行贷款,进口了网络分析仪、频谱分析仪、全套的微波发生器、图像计算机,直至个人计算机,实验室水平大为提高。

1978年下半年,研究生招生工作开启。“育才造士,为国之本”,招揽人才刻不容缓,最初招收到林行刚等一批研究生。张克潜多次访问日本期间,与在京都大学深造的林行刚和在东京工业大学的罗毅交流最多,几番争取,他们回国并留在无线电系。1979年,张克潜晋升为副教授,担任副系主任。1983年开始担任博士生导师,1984年晋升为教授。1985—1992年,任电子工程系(原无线电电子学系)主任。1989年,无线电电子学系改名为电子工程系。

张克潜一向看重教学育人。担当系主任,他高度重视基础培养,所以坚持讲授专业基础课,风雨无阻。无论系里行政工作如何繁忙,每学期他至少讲授一门本科课和一门研究生课。范围包括“微波技术”、“微波电子学”;为加强基础,还开设了“电动力学”、“高等电动力学”。他还坚持指导研究生,每年招收为数不多的硕士和博士。他还注重动手能力的培养,重视毕业设计和实验技能。外界对清华学生的印象和反映是,“一来就能上手”,“独立工作能力强”,从不茫然无措。张克潜认为,一个大学第一要务是培养一个“真正的人”,第二是培养“有高度文化素养的人”,第三才是培养一个“有一定专业知识和技能的人”。

在行政管理方面,张克潜强调营造愉悦舒心、足以施展才能的宽松环境。他认为,重在形成自觉献身科学、勇于创造的学术氛围,吸引国内外有志学者来电子系工作。恰如孔子所言:“近者悦,远者来。”他常引用《论语·子路·叶公问政》中的这句话阐述他在系主任任上的管理之道。他担任系主任充分放手,将许多具体事务交由几位副系主任分担。张克潜感慨地说:“我在系里经常说,做事不应计较个人得失,不应只为当模范受表彰、职位提升,而是要向自己认为正确合理的方向去努力。我的治系原则是实至名归,做事尽心竭力,届时自然会受到褒奖。”至于担任系主任期间的成绩,他总谦虚地说:“没做太多事,只是为系里尽了绵薄之力。”而我们知道,在任期间,他兼任集成光电子学国家重点实验室主任、教育部世界银行大学发展项目专家组电子组组长,物理电子学教材编委会(后改为教学指导委员会)主任委员,以及国家“863”计划信息技术领域首席科学家,为国家的科学教育做了大量实实在在的工作。

访谈接近尾声,站在满屋的陈列前,我们看到的,不仅是文物的陈列,更是岁月的沉淀、历史的见证。回顾自己所走过的道路,追忆电子系的风雨历程,张克潜感慨地谈到,一个立志走科学道路的人,需要有足够的自由成长空间,保持好奇的天性,而自由成长又要与时代发展相适应。而清华大学电子工程系在国家电子工业发展主线上,长期居于领先地位,始终与国家国防工业和经济发展最需要的方向紧密结合,同时牢牢掌握世界学科发展的最前沿。如今看来,当年与相关主管部门的领导相知投契,对无线电系建设和电子工业的发展都至关重要。而开展国际交流,掌握潮流动态对于发展也同样举足轻重。此外,作为一个系,必有自身突出的领域,才能负重致远。他语气坚定地说,“人是第一位的,得人,育人,树人是教育部门从事教学科研的核心,任何事业的发展都交织着梦想、时代和人。”秋日的阳光透进来,犹如他的谆谆话语一般温煦。当代清华电子系的年轻人想必也如他所言,正在“博观约取,厚积薄发”。


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