緬懷洪朝生先生 回顧先生低溫物理拓荒之路

我國低溫物理、超導和低溫工程研究的開拓者和奠基人之一——洪朝生先生于因病醫治無效，于2018年8月19日10時10分在北京不幸逝世，享年98歲。為緬懷洪先生，小編節選洪先生的學生——李來風研究員撰寫的介紹洪朝生學術成就文章。

簡歷

洪朝生 1920 年 10 月 10 日出生于北京。1927－1936 年分別在北京育英學校和匯文中學學習；1936－1940 年在清華大學電機系學習，獲工學學士學位 1940 年畢業后留校任教，就職于西南聯大機電系助教；1943 年考取第八屆庚款”留英公費生，1944年考取第六屆庚款留美公費生，最后選擇去美國留學。1945 年入美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，簡稱：MIT）物理系深造，1948 年獲得科學博士學位。1948～1950 年任普渡大學（Purdue University）物理系博士后研究員，從事半導體低溫性能研究。留學期間，1949 年參與組建留美中國科技者協會，當選為理事并負責組織工作。1950 年赴荷蘭萊頓大學（Leiden University）低溫實驗室工作，任研究助理。1951 年 11 月取道地中海經香港回國，接受錢三強建議在中科院應用物理所開創低溫物理研究，先后任副研究員、研究員、低溫室主任，1952 年兼任清華大學物理系、北京大學物理系教授。1958 年兼任中國科學技術大學教授并創建低溫物理專業。1956 年參加制定全國十二年科技發展遠景規劃；1964 年當選為第三屆全國人民代表大會代表，“文化大革命”期間受到沖擊。1972 年參與籌建漢中國防科委低溫與超導研究所；1974 年籌辦第一屆全國超導學術會議；1978－ 1998 年先后擔任第五、六、七、八屆全國政協委員。1978 年起先后任中科院物理所副所長、中科院低溫技術實驗中心主任。曾兼任中國物理學會副理事長（1978－1987），中國制冷學會副理事長（1982－1998），國際低溫工程委員會（International Cryogenic Engineering Committee，ICEC）副主席（1980－1992）。1980 年當選中國科學院學部委員（院士）；1983 年任“六五”科技攻關項目超導技術攻關組組長。 1978 年獲全國科學大會獎；1990 年獲首屆胡剛復實驗物理獎；2000 年獲得國際低溫工程領域最高獎――門德爾森獎（Mendelssohn Award）；2011 年獲得美國低溫工程學會（Cryogenic Engineering Conference）頒發的柯林斯獎（Samuel C. Collins Award），這也是該獎項首次頒給外國人。

學術生涯

洪朝生的父親洪光昆早年為同盟會會員，曾留學比利時、法國 8 年，研習道路工程，回國后從事鐵路技術工作，曾任隴海鐵路西寶段工程局長兼總工程師，閑暇時間翻譯了大仲馬名著《地亞小傳》（后人譯為《蒙梭羅夫人》），母親高君遠為近代著名出版家高夢旦之女。洪朝生有兩個姐姐，幼時就與兩個姐姐跟家庭教師學習小學課程和現代文化知識。小學和初中是在北京育英學校完成學業，那時開始對天文學產生興趣，他的高中時代在匯文中學度過，在張佩瑚等名師引導下，對物理學產生濃厚的興趣，想通過學習物理來了解宇宙的神秘。洪朝生 16 歲便考上了清華大學，當時他執意要上物理系，但做工程師的父親堅持要讓他學習工科，原因是他父親認為工科才是對中國有用的，若學物理就不給他提供經濟支持，無奈洪朝生選擇了和物理比較接近的電機系。是探索自然奧秘亦或是做直接有用的事，一直困擾這洪朝生。

大學期間因對物理學的熱愛，他常常去聽物理系的課程。1940 年在西南聯大電機系畢業，獲工學學士學位。1941 年任西南聯大電機系助教。1943 年考取庚款留英公費生物理專業。次年他又考取了第六屆庚款留美公費生，后在任之恭、范緒筠指導下進行留學預備期學習。一個學工科的學生能夠先后考取留英和留美的物理專業公費生，這在當時是很讓人羨慕的。經過慎重考慮，他接受了范緒筠老師的建議選擇了留學美國。1945 年來到美國入麻省理工學院物理系跟 W.B. Nottingham 教授學習物理電子學。

在美國讀博士，首先需經過一年的基礎課學習，通過考試后才能選擇導師和研究方向，考試成績下來，洪朝生考了第一名，W.B. Nottingham 教授異常高興，有意把他招到自己的門下，而且在他的研究組里說：我們馬上要來一個大英雄了。但洪朝生那時對理論物理感興趣，特別想找一個理論物理的導師，后來在任之恭的建議下，還是同意做了 W.B. Nottingham 教授的研究生，從事氧化物陰極熱電子發射方面的研究，這方面的工作在當時對軍事領域很重要，課題得到美國海軍、空軍等部門聯合資助。洪朝生對在加速場和減速場作用下氧化物陰極的熱離子發射做了深入研究，他的論文研究工作得到導師的欣賞，推薦他到美國物理學會年會上作了個受邀報告。他的畢業論文“ Thermionic Emission from Oxide Cathodes: Retarding and Accelerating Fields” 1950 年發表在 J. Applied Physics 上。 以前在國內洪朝生喜歡理論物理，不太擅長實驗物理，但在麻省理工學院讀博士期間，洪朝生逐漸地發現自己喜歡動手做實驗了，他搭建的實驗臺美觀、適用、所得數據準確，深得導師和同行贊許。正是在攻讀博士期間，洪朝生與當時在哈佛大學學建筑的李瀅相識相愛，收獲了愛情。

1948 年獲得博士學位后，他聯系到了普渡大學做博士后，那時固體物理研究正在興起，半導體是熱門，而且普渡的半導體物理研究很有特色，是當時美國主要的研究組之一，由 K. Lark Horovitz 教授領導，有二十多人。1940 年代，普渡大學物理系積極投入了半導體的研究，對半導體的基礎物理特征非常重視，因此他們組成研究團隊，逐步發展技術生長高質量鍺單晶，定量地控制雜質的種類和數量，并且深入探究這些摻雜半導體的光學性質和低溫電性，那時普渡大學取得的領先成果，更讓貝爾實驗室（Bell Laboratory）的 John Bardeen, Walter H. Brattain 和 William B.Shockley 等人利用種種手段旁敲側擊打探信息，寢食難安了好幾年。貝爾實驗室制作的第一個晶體管使用的是普渡大學提供的高質量鍺樣品。那一時期洪朝生參與了該項半導體低溫電性的研究，開始他與普渡從荷蘭萊頓大學聘來的低溫技術專家共同搭建低溫物性測試裝置，一起操作新買來的氦液化器，經常躺在地上拆修機器，經過半年的時間，掌握熟悉了低溫實驗技術，接下來對各個實驗室提供的半導體材料進行低溫電導和霍爾系數測試，發現鍺單晶樣品低溫下表現出電導和霍爾效應反常現象，起初洪朝生對這些測試結果并沒有太在意。但后來發生的兩件事促使他在這個領域開始深入研究，一是他當時經常去范緒筠家做客，范緒筠當時在普渡做客座教授，談論中范緒筠提醒他要深入探究；二是他去參加第一屆國際低溫物理大會并作了報告，其中一位參會者問道這個反常現象是不是與材料純度有關。洪朝生會后對實驗結果進行了整理，發現在低溫下半導體鍺單晶電導與霍耳效應的反常行為，但是當時無法給出理論解釋。在半導體組的例行雙周匯報會上，“神秘”字樣屢次掛在大家的口上，而洪朝生預定要離開美國的時間卻迫近了。1950 年，即將結束普渡大學工作準備去歐洲留學的前兩個星期，洪朝生又收到一批樣品，是經過中子輻照過的樣品，主要目的是確定其中嬗變產生的鎵、砷雜質含量。他并沒有因為新的工作行程而懈怠，而是加班加點進行測試。恰恰是這一批樣品的測試結果，彌補了之前數據上的缺陷，使得電阻變化與雜質含量之間的規律一下子清晰起來。他提出禁帶雜質能級導電唯象模型，與普渡的理論物理人員討論，認為這個解釋是合理的，然后洪朝生寫了兩篇論文投到 Physics Review，一篇是關于鍺單晶低溫電導和霍爾效應反常現象的實驗結果，一篇是關于這些反常現象的理論解釋，兩篇論文在同一期以 Letter 的方式刊出。隨后他又進行詳細分析撰寫了 11 頁篇幅的論文，審稿人為肖克萊（Schockley）, 肖克萊一直拖延審稿，直到1954 年這篇論文才在Physics Review 刊出。

這些論文在之后的數十年間被固體物理學界大量引用。該發現被黃昆稱為 “洪氏能級” 。洪朝生的工作是后來通向非晶態物理研究新領域的開端，理論物理學家把他的結果作為非晶態固體中電子輸運機制研究第一個類型來解決，并建立了新的理論概念。當時在普渡大學，接替洪朝生繼續從事這項工作的是洪朝生當時指導的學生 Hellmut Fritzsche。他后來曾擔任美國芝加哥大學（University of Chicago）物理系主任，1989 獲 Oliver E. Buckley Condensed Matter 獎（美國凝聚態物理領域最高獎）。Fritzsche 的主要貢獻之一在于：與莫特（N.F. Mott）共同建立非晶半導體的Mott-CFO 能帶模型(CFO 是三個人名字的縮寫，其中的 F 是 Fritzsche)。而“洪氏能級”可以被認為是上述模型（包括莫特的變程跳躍導電理論）建立的出發點。2010年 9 月 17 日，Hellmut Fritzsche 寫來一封信，這封信非常感人，在信中稱洪朝生永遠是他的老師，并詳細描述了在洪朝生回國后他如何尋找洪朝生的經歷，他的信念是一定要找到洪朝生，一定要當面表達對洪朝生的感謝。在 1980 年 Fritzsche 受邀請來華訪問上海中科院硅酸鹽所，南京大學后來到北京終于見到了洪朝生，實現了當面感謝洪朝生當年把他帶到這個重要的研究領域的愿望。

在 1950 年洪朝生發現并提出半導體雜質能級導電理論后，固體物理領域還沒有特別重視，洪朝生前往英國會見莫特，莫特當時是英國利物浦大學教授，也是國際上固體物理的領軍人物，洪朝生向他介紹自己的工作，但莫特當時對位錯感興趣，還很熱情地希望洪朝生和他一起做位錯理論，后來據黃昆講，莫特的個性在于在某段時間對什么感興趣，就全力投入，對其它內容就放下了。到了 1956 年，莫特才開始對洪先生的工作有興趣，加上 1958 年安德森（P.W. Anderson）局域概念的適時提出（安德森研究局域化理論的第一個實驗對象就是洪朝生的這個結果），實驗與理論的交會，終于導致了 60 年代的變程跳躍導電理論的完成，1977 年莫特和安德森都因為對無序系統的研究而獲得了諾貝爾物理學獎。

1956 年底嚴濟慈為團長的代表團赴蘇聯考察半導體技術，團組成員有王守武、洪朝生、成眾志、吳錫九等，歷時 2 個多月，在參觀了多個蘇聯的大學和研究所之后，蘇方提出想聽聽中方的研究工作，嚴濟慈推薦洪朝生做報告，洪朝生就把他的雜質能級導電工作做了介紹。當時莫斯科蘇聯科學院瓦維洛夫物理問題研究所的朗道（L.D. Landau，1962 年諾貝爾物理獎獲得者）和卡皮查（P.L. Kapitza,1978 年諾貝爾物理獎獲得者）聽完洪朝生的報告，感到很震驚，認為這可不是一般的報告，對他大加贊賞，朗道以前就了解這個工作，沒想到今天見到洪朝生本人。隨后在朗道的推薦下，莫斯科其它研究所和大學紛紛邀請洪朝生去做報告，讓本來看不起中國半導體研究工作的蘇聯人現在對中國肅然起敬。多年之后洪朝生的學生張殿琳院士問起他如果當年不回國而是選擇在國外繼續這方面的研究，諾貝爾獎會不會頒給他時，洪朝生沉思一會兒，搖了搖頭說“沒有如果”，他從未動搖和后悔回國的決定。

低溫物理研究離不開低溫條件，當時荷蘭萊頓大學是國際上頂尖的低溫研究機構，其低溫實驗室是以卡末林?昂納斯（K. Kamerlingh Onnes）名字命名。昂納斯最先實現 He 液化，也是超導的發現者。1950－1951 年洪朝生在這個實驗室工作，深入系統地學習了獲得低溫的技術，同時在低溫物理方面，取得了一個很重要的突破，即他于 1951 年，與 P.Winkel 合作，在超流 He II 中觀察到臨界速度的存在（由于Gorter-Mellink 互摩擦耗散的出現）。當時 P.Winkel 是在 Leidon 大學讀研究生，做完實驗對實驗結果分析不透徹，是洪朝生發現有個臨界值（論文發在 LT-2 上，當時 LT 這樣的會議沒有 Post 論文，參會者嚴格限制，一個單位只能有一個人參加）。

在昂納斯實驗室的實驗工作，激發了洪朝生對低溫的熱愛，他寫信與錢三強聯系，錢三強熱情邀請洪朝生回國開創低溫事業，這樣洪朝生在 1951 年赴英國參加完第二屆國際低溫物理會議后，取道地中海經香港回國，并接受錢三強、彭桓武、陸學善等建議，在中科院應用物理所開創低溫科學研究，同時希望不放棄半導體方面的研究。1952 年受聘為清華大學、北京大學物理系任教授，在北大與黃昆、王守武、湯定元合作開設“半導體物理學”課程。但主要精力還是在中科院應用物理所開展半導體物理和低溫物理兩個領域的研究工作，任低溫物理室和半導體材料組兩個部門的負責人。在半導體材料研究方面生長出的鍺單晶達到了器件制造的要求，之后在 1957 年洪朝生不再擔任半導體材料組負責人，由林蘭英接任，1960 年以應物所半導體室為基礎，中科院成立了半導體所，獨立出去。洪朝生將主要精力轉向低溫物理和低溫技術領域。

新中國成立初期，錢三強先生和彭桓武先生從新中國發展的戰略目標考慮，提出應在我國開展低溫基礎研究的建議。從事低溫物理研究，必須先要有低溫條件，當時我國低溫工程事業完全是空白，需要從頭開始。在錢三強、彭桓武等人推動下，中科院決定在應用物理所（即現在的物理所）建立低溫物理實驗室，并撥款舊幣 10 億元（即后來的新人民幣 10 萬元），交付由洪朝生籌劃。

1953 年起，洪朝生開始帶領青年技術人員（朱元貞等）設計和研制氫、氦液化系統，在國內首先實現了氫液化（1956 年，液空預冷，6 升/小時）和氦液化(1959年，液氫預冷，5 升/小時）。氫、氦液化系統獲得 1978 年全國科學大會獎。其中氫液化技術，為后來在大連化工廠建立（通過液氫精餾）重水制備設備打下了基礎，為國家的航天事業以及“兩彈一星”工程提供了重要的支撐條件。

鑒于 1959 年研制成功的液氫預冷-氦液化技術安全性較差，洪朝生領導的項目組開始研制活塞式膨脹機預冷的氦液化器。然而，研究人員在加工精度方面遇到了困難。1962 年，周遠（2003 年當選中科院院士、曾任中科院低溫技術實驗中心主任）剛從清華大學畢業，分配到半導體所工作，半導體所派他到物理所學習低溫技術，以實習員身份參與到研制中，他大膽提出長活塞改進方案，但項目組其它人員未予理睬，而洪朝生慧眼識英才，鼓勵周遠做下去。在洪朝生的支持下，周遠等人對膨脹機結構做了根本性改進，采用室溫密封長活塞結構，巧妙地繞過了對加工精度的要求。在洪朝生團隊（還包括：王聽元、朱元貞、蔡根鑫等）的努力下，1964 年 12 月新型的活塞式膨脹機預冷的氦液化器研制成功，其結構與當時國際上先進的 Collins 氦液化器不謀而合。很快，新技術在國內得到推廣，大大促進了我國低溫和超導研究的發展。1989 年物理學會首屆胡剛復物理獎由洪朝生和周遠共同分享。

有了低溫條件，接下來就該考慮如何開展低溫科學研究。在低溫科學領域，洪朝生做了長遠規劃：一是抓緊培養低溫人才；二是開展低溫物理基礎研究；三是將低溫技術推向應用。

在人才培養方面，1958 年中國科學院創建中國科學技術大學，在物理系中，洪朝生創建了低溫物理專業，這是中國第一個低溫物理專業。1961 年下半年，首屆低溫物理專業的學生要上專業課，做專業實驗。在洪朝生的組織下，物理所低溫研究室動員了很大力量，備課并準備專業實驗設施。當時開設專業課的教師有：洪朝生、管惟炎、朱元貞、王桂琴、曾澤培、張祖紳等。洪朝生也開始招收研究生。鑒于教材稀缺，洪朝生組織同事們翻譯了懷特（G.K.White）的專著《低溫物理實驗技術》（科學出版社，1962 年第一版）。隨同中國科技大學首屆低溫專業學習的還有北京大學物理系送來代培的幾位教師（閻守勝、戴遠東、羅小蘭等），他們后來在創建北京大學低溫物理專業中起了重要作用。這些畢業的學生在 1980 年代后成為我國低溫與超導的中堅力量，如超導專家尹道樂、曹烈兆、楊乾聲、趙忠賢、崔長庚、張裕恒、李煥杏等，低溫物理專家陳兆甲、舒泉聲、毛玉柱、張殿琳等。 1980 年代，中國科技迎來了整體發展的繁榮期，有關機構決定組織出版實驗物理學叢書，錢臨照任叢書主編，洪朝生是副主編之一。《低溫物理實驗的原理與方法》（科學出版社，1985 年第一版）被列入出版計劃，并責成北京大學物理系的閻守勝和陸果二位老師撰寫。洪朝生從全書的提綱，到材料的選取（為了反映國內外最新的實驗水平，洪朝生要求：要通過閱讀原始文獻獲取材料，而不能從已有的專著簡單拷貝）；從繪圖的標準，到新進展的補充，洪朝生與作者間的每一輪研討都要持續數小時，充分體現了他嚴謹的治學風范。多年來《低溫物理實驗的原理與方法》一書受到了專家學者的一致好評。已經出版的早已售磬，現在有些大學，為了滿足教學的需要，不得不采用“復印”的辦法，為學生提供這本教材。閻守勝至今還保留著洪朝生當年為此書修改寫的幾百個標記紙條。

在低溫物理基礎研究方面，洪朝生最早提出開展極低溫科學、超導和超流氦方面的研究，1959 年他設立了兩個攻關項目：（1）獲得超導轉變溫度在 80K 以上的超導體；（2）液體氦的超流動現象的研究及其應用的發展。這兩個題目以今天的視角看，都是極具戰略眼光的規劃。在極低溫方面，1965 年物理所低溫物理室采用絕熱去磁方法獲得 10mK 的溫度，成為我國向極低溫研究邁進的開端；在超導方面物理所低溫物理室進行了一些超導薄膜方面的研究，探索超導計算機元件的可行性，并在國內發起硬超導材料的科技攻關。在他的帶動下，到 1974 年國內超導研究具備相當的水準和規模，洪朝生適時發起召開第一屆全國超導學術交流會，他對那次會議相當滿意，國內各單位的參會者都毫無保留地將自己的研究成果拿出來真誠交流。文革結束后，洪朝生應邀出席在意大利熱那亞召開的第八屆國際低溫工程大會，由于中國在國際低溫領域封閉多年，國外很想了解中國的情況，就邀請洪朝生做大會特邀報告，洪朝生做了題目為“Cryogenics in China Today”的報告，很大篇幅介紹中國在超導方面取得的成績，令國外同行很震驚。在這次會上，洪朝生當選為國際低溫工程委員會委員，副主席，也是在這一年，洪朝生當選為中科院數理學部學部委員（院士）。1982 年洪朝生再次呼吁國內開展超導科技攻關，在 1983 年得到中科院批準正式列入“六五”科技攻關項目，學部主任錢三強任命洪朝生為攻關組組長，攻關單位有 9 個研究所和中國科大，計 130 多人參加，中科院低溫中心為依托單位，高溫超導也列入研究內容，這個項目取得了非常好的結果，培養了大量超導人才，為 1986 年高溫超導發現，我國能及時介入高溫超導研究前列起到重要作用。在 1985 年項目結題時中科院的評價是：我院的工作是在國內超導研究處于應用前景不明確、舉旗不定的情況下開展起來的，并自始自終堅持到底做出了這樣好的成績，這種科研作風是值得倡導的，他們在攻關中取得的經驗值得大家學習借鑒。

在 1992 年國內召開的一次高溫超導國際會議上，甘子釗介紹中國超導研究進展的報告中，向參會人員提到洪朝生是中國超導事業的創始人。洪先生是一個非常嚴謹、低調的學者，很少提及自己的工作成績，1982 年在物理學會成立 50 周年的年會上，趙忠賢根據大會主席的安排，做了“我國低溫物理三十年”的報告。對此，謝希德評說：過去只了解洪先生在半導體方面的貢獻，趙忠賢的這次報告，使我了解到洪先生為我國的低溫事業做出的巨大貢獻。

在低溫技術應用方面，洪朝生投入很大精力，除了向國內相關單位、氣體工業提供低溫技術條件外，對 1960 年代的國防軍工領域發展中也傾力支持。航天飛行器和人造衛星造價昂貴，為了保證它們在軌道運行中可以正常工作，需要事先在地面的模擬環境(主要是冷-暗環境)中對其進行綜合性能測試。1965－1977 年洪朝生團隊（雷文藻、葉加鼎、楊克劍、楊文治等）與相關航天部門協作先后研制和建成了大型空間環境模擬設備 KM-3 和 KM-4 。在空間環境模擬室中，主要是利用低溫冷凝原理來獲得超高真空，即通過氣體氦制冷系統，使冷屏的溫度達到 20K, 從而捕獲可冷凝的氣體分子。KM4 系統采用了我國首次研制成功的靜壓氣體軸承透平膨脹機（氦氣透平以每分鐘 88000 轉的轉速穩定運行），系統制冷量為1200W/20K，氦板面積為 62.8m²，它可產生的冷凝抽速為 2×10⁶l/s。KM4 環境模擬室直徑 7m，熱沉內徑為 6m、高 8.5m，熱沉溫度低于 95K。KM4 模擬室的空載極限真空度達到 5.1×10^-6Pa。從 1978 年開始至今，中國第一顆通信衛星“東方紅二號”、第一顆氣象衛星、返回式衛星或其他型號衛星的組件，在北京衛星環境工程研究所 KM4 空間環境模擬室中進行了數十次真空熱試驗，1978 年科學大會召開時，物理所將 KM3、KM4 以及微型制冷機、長活塞膨脹機預冷的氦液化設備等專項工作，統一以“低溫技術研究”作為成果上報，獲得了科學大會獎。后來， KM4 設備又獲得 1985 年國家科技進步一等獎。大型航天器，氣體載荷大，要求采用抽速為每秒百萬升的內裝式深冷冷凝泵，冷凝板溫度低于 20K。為防止冷凝板直接受到來自被測航天器的熱輻射，冷凝板需有液氮熱沉壁板的保護，以減少熱負荷。相關的熱負荷計算方法首先由洪朝生提出。在火箭低溫推進劑方面，液氫－液氧火箭被認為是高效燃料，但在 1960 年代，火箭研制部門對液氫技術不熟悉，洪朝生毫無保留地向他們提供液氫技術，為兩彈一星做出貢獻。1999 年人民日報發表張勁夫的文章《請歷史記住他們――關于中國科學院與兩彈一星的回憶》，文中高度評價了洪朝生負責的低溫實驗室在液氧、液氫制造方面做出的歷史貢獻。

1980 年代，在洪朝生的組織和帶領下，中國科學院低溫技術實驗中心集中了優勢兵力（周遠、蔡根鑫、李剛等），投入到“基于核反應堆的冷中子源”項目中。這是一個中法合作的項目，是錢三強和洪朝生共同提出的。利用液氫使來自反應堆的中子慢化，進而借助于譜儀，測量中子在被樣品散射前后其能量和動量變化，達到研究固體晶體結構和磁結構的目的，經過 4 年的艱苦攻關，建成了亞洲第一座冷中子源，受到了國際同行的高度關注，可惜因當時法國方面答應的譜儀最后沒有提供而擱淺，否則中國的基礎研究會大大受益于該裝置。

自 60 年代，洪朝生就非常關注應用超導，他重點抓的是超導磁體應用，包括超導核磁譜儀、超導磁約束聚變堆、超導磁分離技術等。他認為超導是件大事，而超導磁體的應用最能體現對國民經濟、人體健康、先進能源及大科學工程作用，從四川樂山中國環流器一號，合肥 EAST 聚變研究堆，到正負電子對撞機等，他都給予了極大的關注。

進入 21 世紀，洪朝生極力推進小型制冷機的發展和應用，尤其是在信息技術的應用是他最為關注的，他早年的很多學生在這個領域取得了一些值得肯定的成果。洪朝生在獲得 2000 年度門德爾松獎（Mendelssohn Award）后做大會報告，展望了未來 10 年低溫科技的發展前景。他認為，關于氧化物超導體，僅僅看到它高的超導轉變溫度，是大大不夠的。超導專家們應拿出更多的力氣去關注，該類超導體在正常態的奇異性質，以及可能的應用（特別在低溫電子學領域）。低溫工程專家們也應該努力為上述可能的應用提供技術支撐。關于低溫學與信息技術（IT）的關系。洪朝生表示，低溫環境是高質量信息處理的保證。在尋求新的信息載體的過程中，往往會碰到量子效應（如：超導量子干涉器件）。此時，低溫工程對研究的支持，不能僅僅停留在提供冷卻功能，而對于材料新穎低溫特性的應用也應給予認真關注。今天看來洪朝生在每個階段提出的戰略規劃，都是相當超前的遠見。

洪朝生非常重視基礎研究，從事低溫科學研究必須建立相關的實驗室，在 1980 年他向中科院建議成立專門的研究機構，即中國科學院低溫技術實驗中心（研究所級），他擔任首任主任，先后建立起國家低溫溫標；液氦集中供應站；材料低溫力學實驗室；材料熱物性實驗室；強磁場實驗室；小型制冷機實驗室等，在 1996 年成立“極低溫物理開放實驗室”（該實驗室 1999 年轉入物理所，目前是國家開放實驗室）。依今天的觀點，那時成立的低溫中心，就是按著現在的國家實驗室模式建立的。

六十年來，洪朝生不僅全身心地致力于祖國的低溫事業，他還十分重視在專業領域的國際交流。作為國際低溫工程專業委員會（International Cryogenic Engineering Committee ，ICEC）的委員 (1980-1992)，他積極促進中國的同行參加國際學術會議。為了提高中國低溫科技人員在國際專業領域的參與度，1989 年，洪朝生和日本岡山理科大學信貴豐一郎教授(Toyoichiro SHIGI, Okayama Univ. Science) 共同創立了中日低溫制冷機學術定期交流會（Joint Sino-Japanese Seminar on Cryocoolers and Concerned Topics，簡稱 JSJS）。這個系列會議增進了中日學者的互動，進而幫助中國同行，跟上本領域的前沿方向并積極參與國際競爭。

洪朝生積極邀請國際著名學者來華進行學術訪問，以推動國際間學術交流和促進國內科技發展。從 1966 年起，有多位世界頂級的低溫物理學家到訪物理所和低溫實驗技術中心，其中包括：

（1）英國牛津大學教授門德爾松（Kurt Mendelssohn，1906-1980）。早在 1960 年他就出版了名為 《Cryophysics》的低溫物理學專著。該書篇幅不大，但涉及了有關低溫物理的幾乎所有分支領域。我國科學出版社 1965 年出版了由許國殷翻譯的中文版，使大批剛剛入門的低溫科技工作者從中獲益。門德爾松曾對中國人民懷有深厚的感情，先后三次來訪，使當時忙于低溫工程的中國專家門開闊了視野。

（2）諾貝爾獎獲得者楊振寧、李政道。他們的理論被實驗所驗證，正是基于吳健雄教授等完成的放射性 ⁶⁰Co 衰變極低溫實驗。

（3）兩次諾貝爾物理獎獲得者巴丁（J. Bardeen）。1980 年代初，他關于超導機理的學術報告為中國科技人員的新超導體探索添了一把火。1987 年在高溫超導體研究發展的國際競爭中，中國學者（以趙忠賢為代表）躋身于第一方隊。

（4）英國皇家學會(Royal Society) 最年輕的會員 Anthony Leggett。他 1983 年訪問北京，20003 年因其在超流理論方面的貢獻獲得諾貝爾物理獎。

（5）芬蘭赫爾辛基大學（Helsinki University of Technology, Finland）教授 O. V. Lounasmaa 。他是國際 1K 以下實驗技術的領軍人物，他的來訪大大促進了我國稀釋制冷機的研制（冉啟澤等）和 1K 以下極低溫實驗的開展。中國科學院物理所的吳令安教授在 1971-1981 年間，曾專職擔任有關國際交流的英語翻譯工作。當有外賓來訪或中科院領導出訪，吳令安總感到同聲傳譯的任務壓力很大。不過，她表示：如果碰上洪朝生接待外賓，壓力就沒了，因為洪朝生與外國同行的口頭交流非常順暢。可以說，在當時物理所的各位教授中，洪朝生的英語口語是最好的。

洪朝生在研究生培養方面極為認真，讀他的研究生必須做好 5 年甚至 7 年 8 年才能畢業的準備。洪朝生對研究生培養投入的時間和精力非常多，為保證培養的學生質量，他招的研究生并不多。學生和同事在他的指導下出了成果，只要主要工作不是他親自做的，他絕不同意在論文上署名，很多獎項他也不掛名。李來風讀他的博士期間，所里一位領導跟他說，將來李畢業后可以從事科研管理，洪朝生非常生氣，說我培養他是要花心血和精力的。1980 年代，他的一個學生聯系出國，洪朝生為他寫了 3 封推薦信，但后來該研究生又多打印了一些并模仿簽字投遞，洪朝生發現后，嚴厲批評了這名學生，而且堅決不同意他出國，責令他必須認清錯誤，從哪跌倒從哪爬起。若干年后這名研究生在美國當了教授，他談起一生中最大的收獲就是當時洪朝生對他如何做人的教誨。1955－1965 年物理所總共招收了 67 名研究生。其中有三人在后來當選為中科院院士，他們是：張殿琳（導師為洪朝生，2001 年當選）張裕恒（導師為洪朝生， 2005 年當選）王鼎盛（導師為潘孝碩，2005 年當選）。三人之中有兩位是洪先生的研究生，專業均為低溫物理。張裕恒在回憶當年洪朝生培養他的經歷時提到，有一次洪朝生給他一篇外國文獻讓他看，過了一個星期，洪朝生問他有什么感想，張裕恒當時就把看的情況如實介紹，沒料想，洪朝生告訴他這篇論文是錯誤的，張裕恒怎么也沒想到正式出版的論文會是錯誤的，這對他今后科研工作觸動很大，看文獻不再盲目相信了。他的另外一個學生張殿琳說：1964 年我考取了洪先生的研究生，并于次年春進入實驗室。先生給我擬定的研究課題是，利用磁光法拉第效應觀察超導體的磁通運動特性。同類課題是現今高溫超導研究的必備手段，但早在 1965 年就提出這個課題，反映出先生敏銳的科學洞察力和遠見。 2011 年 10 月前后，中國科學院理化技術研究所和物理研究所分別舉行了學術研討會，會上也宣讀了現年 86 歲的美國物理學家 Hellmut Fritzsche 給洪朝生的信，信中 Fritzsche 對洪朝生早年在普渡把他帶到半導體雜質能級導電的研究領域表示深深的謝意，并稱洪朝生永遠是他的導師。

洪朝生是一個謙遜、嚴謹、愛國的學者，他的科研精神和愛國思想深深感動身邊的每一個人。他淡泊名利，國內多次要推薦他申報各類獎項，他一一謝絕。他獲得的國際低溫工程最高獎（門德爾森獎）和美國低溫工程最高獎（柯林斯獎）都是國外同行在沒征求他個人意見的情況下授予的。在國家困難時期，他自己生活簡樸，對自己非常節儉，但對困難的職工他慷慨解囊，他省下來的工資拿出來幫助困難的職工，改革開放后他每次出國回來都把剩余的外匯交到院里，科研課題剩下的經費一律主動上交國家，復印資料要求大家正反面用，從每件小事上都能感覺到他對祖國的責任。到了晚年，他認為自己不能全時投入一線科研工作，主動要求降低工資，要求按退休人員標準發放。總結自己的科研經歷，他總是說自己是幸運的，在每個階段都得到別人的幫助。

科學成就

1）發現半導體鍺單晶中低溫電導與霍爾效應反常現象，并提出禁帶中雜質能級導電唯象模型，進而推動了固體無序系統中電子輸運機制的理論研究。

2）與 P.Winkel 合作，在超流 He II 中觀察到臨界速度的存在（由于 Gorter-Mellink 互摩擦耗散的出現）。

3）建立氫、氦液化系統，開創了國內低溫物理、超導和低溫技術的研究。

4）培養了一批低溫物理、低溫技術人才。

洪朝生主要論著

Hung C S（洪朝生）, Gliessman J R. 1950. The resistivity and hall effect of germanium at low temper peratures. Phys Rev (Lett), 79: 726.

Hung C S. 1950. Theory of resistivity and hall Effect at very low temperatures. Phys Rev (Lett), 79: 727. Hung C S, Johnson V A. 1950. Resistivity of semiconductors containing both acceptors and donors,Phys Rev ( Lett), 79: 535

Hung C S. 1950. Thermionic emission from oxide cathodes: retarding and accelerating fields. J Appl Phys, 21(1): 37.

Hung C S, Baum R M. 1952. Activation energy of heat treatment introduced lattice defects in germanium. Phys Rev, 88(1): 134.

Hung C S, Hunt B, Winkel P. 1952. Transport phenomena of liquid helium II in narrow slits. Physica, 18(8/9): 629.

Hung C S, Gliessman J R. 1954. Resistivity and hall effect of germanium at low temperatures. Phys Rev, 96: 1226.

Hung C S，1980. Cryogenics in China. Prpc. of ICEC 8, edited by C. Rizzuto, Plenary talk, 881

Hong C S, Lin P, Mao Y Z, Yue Y, Zhang Q G, 1990. Study of the realization of 4He λ Transition Point Temperature by Means of a Small Sealed Cell, Proc. of ICEC13, 432

Song N H, Hong C S, Mao Y Z, Lin P, Zhang Q G, Zhang L. 1991.Realization of the Lambda Transition Temperature of Liquid 4He, Cryogenics, 31:87

Hong C S, Xu X D. 1993. On the Unique Features of the Low Temperature Regenerator in a 4.2k G-M Refrigerator, Proc. of 4th Joint Sino-Japanese Seminar on Cryocoolers and Concerned Topics, Oct. 19-23, 1993, Beijing, China, 6

Li L F, Hong C S, Li Y Y, Zhang Z. 1996. Martensitic Transformation in ZrO2-CeO2 System at Cryogenic Temperatures. Cryogenics, 36:7.

Hong C S. 2000. Cryogenics for China Tomorrow ? --a reverie-- . Proc. of ICEC 18, Mumbai, India, 59

洪朝生，國外低溫超導技術的發展，低溫工程，1981 年第二期，PP 1-77

主要參考文獻

林志忠. 2010. 普渡瑣記——從 2010 年諾貝爾化學獎談起. 物理, 39(11): 773.

中國制冷史，潘秋生主編，中國科學技術出版社，2008

撰寫者

李來風（1964～），中國科學院理化技術研究所、研究員。洪朝生的學生。