蔣百川：在文革期間的學習和科研

（蔣百川教授是我的研究生校友，此文近日發表在科學網上。轉載此文，是為了讓文學城讀者了解，在50年前的文革時期，老一輩科學家是怎樣在當時嚴峻的政治形勢下，堅持學習堅持科研的。上圖為蔣百川教授近照。轉載此文得到了蔣教授的同意。）

抗日戰爭時期，由於日冦侵犯，許多大學不得不內遷，但教授、學生能堅持教書、學習、做科研。他們的事跡迄今仍被傳頌。然而1966年文化大革命席卷全國每個角落，讀書無用論，知識越多越反動，沁入人心。那個時候全國各地都有秘密的學習小組，有的是由一個教授帶頭，有的是誌同道合的同學、同事組成，自發地學習、研討自然科學問題，他們深信天生我材必有用。果然烏雲散去之後，他們變成了科學的棟梁。本文所記述的荘同學成了國家工程院院士，許同學與李同學成了交大的教授，嚴同學在IBM公司任職直至退休，鄭老師在加拿大一所大學任教。我還接觸到許多這樣的故事，但卻鮮見有關的記載。我以為這段曆史這些故事同抗戰時的西南聯大一樣，不應該為人們忘卻，所以我寫下了我的一段往事。

我是66屆大學生，因文化革命拖到67年下半年才分配工作，去了上海照相機二廠，全廠一共四百多人。進廠不久，要內遷一半，去建設江西光學儀器廠。廠裏內遷之後我就成了光學車間鍍膜部門的唯一“師傅”，並且開始收徒弟了。我在上班時便開始有了較大的自由，常常以學習鍍膜技術為名，閱讀一些書籍和技術資抖，有時還可以去上海光學儀器廠，上海照相機一廠等參觀學習。我的徒弟對我很好，經常對我講：師付你盡管看書，生活（上海話，即生產工作的意思）我來做就是了。我上班看書這件事也有一個有趣的過程。開始時車間領導都是反對的。有時他們走進鍍膜間，一看到我在看書就會皺眉頭。但我堅持我是在看與業務有關的書籍，他們雖有意見但又無可奈何。這樣日複一日，年複一年，最後我上班看書便成了既成事實。到後來有一次一個廠領導來鍍膜間，正巧我沒在看書，他便反過來問我：今天你怎麽沒看書？當時我們鍍膜間裏一共有四台鍍膜機，每台機器裏都有抽真空的機械泵，上班時馬達聲音不停地在轟隆轟隆作響，加上擦拭鏡片用的酒精乙醚揮發出來的氣味，這些都是我學習的不利因素。但是經過幾年的堅持，我就在這樣惡劣的環境下，居然學會了靜心做學問的本事。後來我對我的學生講，你們在南京路上放一張桌子，我也可以看書（那時候，我的光學車間便在南京路西路口，中百一店的六樓）。

在鍍膜工作上的進展起始於1973年的一次在煙台召開的全國鍍膜會議。那是林彪事件之後，雖然文革運動仍在繼續，但又號召恢複國民經濟建設，所以才有了這一次的會議。在幾天的交流中最引起我興趣的是浙江大學唐老師的關於光學薄膜自動設計工作的介紹。我聽完他的報告是一頭霧水，什麽評價函數、最小二乘法，都是從未接觸過的內容。在其他人都去吃中飯時，我拉著他希望給我一點詳細解釋，他見我是一個來自上照二廠的小技術員，說了幾句就走了。但他的這個報告給了我極大的啟發，回廠以後我就開始尋找這方麵的資料加以學習。當我初步弄懂這個自動設計實際上是數學上求多元函數的極值問題的時候，正好遇到上海科技大學數學係的張老師到工廠裏來尋找有關數學方麵的課題。我向她敘述了有關光學薄膜的基夲計算公式，以及我需要解決的問題，也向她介紹浙江大學他們在用最小二乘法作計算的情況。一下子她便聽懂了我的要求，答應幫我編一個程序試試。我乘機提出向她學習編程序和上機，她也很爽快地答應了。那時候提倡知識分子與工農相結合，對於上海科大而言，我就是一個工人師付，所以很容易得到了雙方單位的支持。當時上海隻有一個市計算中心，各單位要用電子計算機算題時，憑單位介紹信，去申請使用時間，我們當時稱“上機”。計算所有兩台計算機分別放在二個恒溫的大房間裏，可能當時計算機的大部分元件還是真空管，每一台都占了長長地一排大立櫃。當時編好程序還要把英文字母轉化為兩進製的碼，用打孔的形式記錄到一條黑紙帶上，上機時再讓自己的紙帶通過計算機的一個光電讀碼係統，在計算機無誤地讀出程序指令之後才能開始算題。我一邊學習編寫程序，一邊學打孔，經過一個階段學習，我可以一個碼不錯地將一個程序的孔打到一卷紙帶上。在張老師的指導和幫助下，用了約一年的時間，我們完全重複了浙大做過的工作，得到了與他們基夲相同的結果。當時薄膜自動設計的一個難以逾越障礙是，在計算過程中如何從評價函數的局部極小值中脫離出來。張老師是一位非常有耐心和工作極端認真的人，她當時就提出來將最優化中已經成熟的各種方法逐一加以試驗和比較。那時候唐老師了解到我們的工作進展，主動到上海來找我們，提出雙方合作，經常交流這方麵工作的進展。我們欣然答應，並把我們編製的程序拿出來給他參考。

再經過一段時間的摸索和試驗，我們已經認識到問題的關鍵是要找到一種脫離局部極小值的數學方法，但已有的所有算法都無法解決這個困難。這時候，上海科大數學係的另一位鄭老師也加入了進來。他給我們帶來了新的思路。我們決定試驗一種隨機搜索的新方法。這是在我們對已有的各種方法的完全理解後的一個突破。那時候我們已經認識到，唯一可能擺脫局部極小值的是在多元函數空間中作無限多次的計算和比較，即蒙德卡羅方法。但在實際上因運算時間有限這是很難實現的。統計理論是鄭老師的強項，他想到用統計的方法來減低運算量。鄭的夫人當時在沈陽工作，他與我一樣在上海也是單身，所以我們兩人有足夠的時間，如果不去計算所，便去他在淮海路附近的亭子間裏，日日夜夜在一起討論或上機。這樣又過了大約半年時間，我們取得了不少較好的設計結果。其中一件有趣的事情是我在計算三層減反射膜係時，有一次把膜層厚度的搜索區間規定得大了許多，結果發現原來一直公認的1/4-1/2-1/4膜係並不總是最佳選擇，而1/4-1/2-1/2膜係有時候性能也不錯。好在當時已經有了很好的計算程序，我係統地比較了這兩種膜係對不同折射率的玻璃基底的適用性，最終發現原來的膜係僅對低折射率的玻璃有利，而我發現的新膜係則對高折射率的玻璃有利。據說此發現後來曾被寫進上海機械學院光儀係的教材。此事也是我第一次體驗到科學發現的偶然性與必然性的關係。

由於最優化方法上的突破，我們決定要將已有的所有光學薄膜設計方法總結出來。於是唐老師，上海光學儀器廠的李X，許XX，以及鄭老師和我有一段時間每星期在許的家中討論半天，最後合作寫出了一篇長文，在當時北京的一個光學工程刊物上以專輯形式刊出。許的家在南市區，是一所老房子，每次聚會我們一邊喝茶、一邊討論，小便急了，就一起到外麵小路上的公共廁所去排隊方便。多年以後，唐老師一度做到浙江大學付校長，李、許兩位1978年一起考進交通大學當研究生，然後留校升至教授，最後在交大先後退休。如今每次聚會時，大家都是非常懷念這段往事。

與此同時，荘XX（當時在上海光學儀器廠研究室工作，複旦物理係1962年畢業，他與李X、許XX是同年級同學），鄭老師和我還有另外一個方麵的課題討論，就是如何將我們發展的求極值的最優化方法用在光學設計上麵。經過多次討論，我們寫了一篇文章投稿到應用數學學報，介紹這個最優化方法。後來又用它來設計了一個消球差的疃孔函數，投寄到文革後出版的第一期光學學報。寫這篇文章時，荘和鄭都已在國外進修了，是我在上海生理所時寫的稿件以及負責回答了審稿者的問題。

在上照二廠，我還有兩位複旦校友：奚XX和嚴XX，他們比我早一屆畢業，是在1965年分配到廠裏的，所以我1967年到廠時，他們都已在廠技術科工作。嚴XX因在文革中受到衝擊，當時被下放到廠的電工組，作電器和線路的維修保養工作。在1960年代末，當時的技術科長從日本的照相機雜誌了解到光學傳遞函數這個新名詞，就叫奚XX關心一下，因為他的英文、日文均很好。他找了幾篇資料，便與嚴和我一起討論學習，我也由此進入了這個領域。當時我還在外文書店買到一本由英文翻譯到俄文的書：統計光學導引（EdwardL. O’Neill: Introduction to statistical optics (1963) 。 此書直到我來美以後才看到英文原版），我工作之餘在家裏讀完了此書大部分內容。經過好幾篇文章的交叉學習和討論之後，我們對這方麵知識有了基本的理解，於是進一步想自製一台傳遞函數的測量設備。有一次奚大榕找到一篇法文資料，我想到可請我的叔叔幫忙，他是原震旦大學畢業的，當時不但在新華醫院做醫生，而且還在二醫教法文。於是奚和我便去找他，我們先請我的叔叔把句子從法文翻到英文，奚再將英文譯到中文，他同我再討論中文的意思，若有問題再問叔叔在法文裏有否其他的含義。這樣經過整整一個上午的緊張工作，把一篇文章大致譯了出來。後來主要在奚的努力下，我們終於試製成了國內第一台光學傳遞函數測量儀。當時中科院長春光機所有關人員（蔣築英等人）聞訊還特地來廠裏了解學習。在文革結束前夕，廠裏從荷蘭進口過一台光學傳遞函數測量儀，因為我廠的條件簡陋廠房破舊，似乎見不得洋人，於是在上海展覽館（原哈同花園、解放後建成中蘇友好大廈）租了一間房，作為設備的安裝和調試之用。很可悲的是，我們複旦的三個人都被排除在接待人員的名單之外，而是讓一位隻懂光學設計但不懂傳遞函數的黨員技術員作為負責人，去接待外方來安裝設備的工程師並同他進行交流。這就是當時我們這些非黨的技術人員的處境。