深切怀念激光物理学家、计量学家沈乃澂研究员

黄志洵(1936-)，中国传媒大学教授、博士生导师，中国科学院电子学研究所客座研究员.

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中国优秀的物理学家、计量学家沈乃澂先生，于2019年1月19日因病不幸在北京去世，享年81岁。这是科学界的重大损失。虽说生老病死是客观规律，但最近两年陆续有几位中量级专家学者离开了我们，他们又都是我的老朋友、好朋友，令我的心情不能平静。先是林金院士(中国运载火箭技术研究院研究员，卫星导航与惯性导航技术专家)；然后是耿天明先生(首都师范大学教授，量子力学专家)；2018年底则是张操先生(美国Alabama大学教授，理论物理学家)；以及最近的沈乃澂先生。2016年12月《前沿科学》杂志发表了我写的文章“试论林金院士有关光速的科学工作”，此文较长，深入浅出地阐明了林金研究工作的理论背景和意义；宋健院士读后曾给我写信，对该文给于了充分的肯定。……现在我要用这篇短文评介中国计量科学院沈乃澂研究员的科学工作，却不可能那么详尽、细致。但过往的许多事历历在目，使我提笔写下对这位可敬朋友的思念之情。为行文方便以下简称他为“老沈”。

我和老沈最早是在上世纪70年代中期相识的。有一天，《物理》杂志编辑部托他来我家面谈，向我约稿。在谈话中我了解到他是1963年从北大物理系毕业的，后分配到计量院，在光学计量方向上工作，近来一直在基本物理常数上下功夫。我虽然不是北大出身，但父母的家就在北大，因此我们的谈话就多了几分亲切。我刚告诉他自己的父亲在化学系任教，他立刻就猜出是黄子卿。物理、化学两系的老教授互相熟稔、常来常往，因此我对北大的物理名师(如周培源、王竹溪等)是很熟悉的。我告诉老沈，自己的专业是电子学；但它本是物理学的分支，因此我非常关注物理学的发展。至于基本物理常数，那恰好是我很有兴趣的领域。我还说，自己认为计量学是追求最高精确度的学问，一直对我有强烈的吸引力。

1979年中国开始以“改革开放”作为国策，沉闷已久的知识份子们都跃跃欲试想大干一场。这时我调入计量院工作的努力取得成功，从广义上讲与老沈成为同事(他在光学处，我在无线电处)。记不清是哪年了——老沈参加了一个物理学与计量学的代表团访问美国，这次出国无疑增加了他追赶国际先进水平的紧迫感和责任感。……进入计量院后我获悉院里有一个计划，要开展光频测量研究，而这是一个艰难的课题，在全世界没有几个国家能完成。虽然我的研究兴趣，在无线电领域是微波衰减测量及高频场强测量，在光学领域是光速测量和超光速问题研究；但我知道光速测量和光频测量密切相关，因此愉快地服从分配加入了光频测量团队，它包含从两个处抽调出来的多位科技人员。……我对光速测量的发展史非常熟悉。虽然1958年发表的由微波方法确定的光速值被普遍接受并定为标准值，但在1960年T.Maiman发明激光后情况出现了根本的变化。在1972年，真空中光速c的值被精确测定，所用方法非常独特，是靠精测激光波长和激光频率来决定c值。美国标准局(NBS)以高度复杂的技术对甲烷(CH4)完成了测频，结果为f=88.×1012Hz；取激光波长λ=3.μm ，由c=fλ算出c=m/s。这是人类经过300年才得到的成果。

1979～1981年间，计量院开始了建设预定作为国家基准之一的“光频测量链”的大胆努力，课题总负责人就是老沈。我仅是课题组成员之一，负责微波源的设计和低温真空系统的建立方面的工作，后者是为保证超导铌腔的工作环境所必须的。精测激光频率的意义不仅是把在微波已实现的频率计量高准确度提升到光频，而且可以帮助实现新的米定义和把光谱学中的波长定标改为频率定标。因此，老沈和我们都热情投入工作。当时的方案是先用铯原子钟加超导腔稳频振荡器(SCSO)产生高质量的9192MHz谱线，然后控制激光器链。美国Stanford大学在1974年发表了关于SCSO的长篇论文，团队带头人S.Stein名噪一时。正好他在1980年访华，我们无线电处指派的4名技术人员(其中有我)就与他在计量院会面并作技术咨询。总的讲，我们觉得压力很大——这个微波频率源的短时频稳度要达到1×10-12/10s才行。为此要求超导态的铌腔有极高的质量因数(Q≥1010)，不仅加工要求高，而且要处在真空、超低温条件下。由于我过去有从事真空技术工作的长期经验，由我负责设计建造低温真空系统是合理的。我与中科院电工所合作设计制造了全金属化超低温系统，液氦(LHe)温度4.2K，经减压降温后可达1.3K，保证了超导铌腔所需的工作环境。老沈担子也重，他要领导一个小组完成一个激光器链，其波长逐步减小(3.39μm→1.5μm→1.15μm)。不管怎说，我们各自努力工作，完成自己的任务。……当然，我们当时的方案是过份庞大复杂了。

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