王业宁:在物理世界的璀璨星河中熠熠生辉的女院士

据相关数据显示,两院院士中女性仅占6%左右,数量极少,但她们在我国科技发展过程中取得的卓然成就和光芒不容忽视。

今天介绍的科学家,就是一位女性,我国著名物理学家,中国科学院院士王业宁。

自小聪颖,学习名列前茅

1926年10月,王业宁出生于安徽庆安。她的父亲是清朝的第一批留学生,回国后从事法官工作。但当时的国民政府腐败,父亲不希望自己的孩子从事政治活动,一心想让她学理工科,为社会多作一些贡献。

在父亲的教诲与影响下,王业宁自小对数理化十分感兴趣,而且成绩一直名列前茅。当她还是小学生的时候,一位陆军大学的数学教授来家里拜访。听说她的数学成绩不错,就出了一道难度较大的数学题来考她。只用了几分钟时间,王业宁就将问题解答了出来,客人竖起大拇指连连夸奖。

1944年,就读于当时的中央大学附属中学的王业宁,参加了考试。虽然考入中央大学的难度很大,但她一考即中,被中央大学医学院录取。因为医学不是她喜欢的专业,她毅然回到了高中。

高中毕业后,她成功被保送至中央大学的物理系。自此,她与物理便结下了不解之缘。

1949年2月,即将毕业的王业宁又迎来了新的困扰。当时的政局动荡,其父亲因国民政府的要求,需全家搬至台湾,而中央大学即将开学。一边是学业,一边是家人,她最终听从自己内心的想法,选择了继续求学之路。

1949年夏,王业宁以全系总分第二名的优异成绩取得了物理学学士学位。

新中国成立以后,中央大学改名为南京大学。1950年,王业宁回到母校任教,参与到新中国的建设中。

在科研的道路上永不止步

20世纪50至60年代,新中国百废待兴,发展科研是我国重中之重的任务。王业宁随即被学校派遣至沈阳,跟随著名物理学家葛廷燧学习研修。

这次进修让她确定了自己的研究方向——金属物理与内耗。返回南京后,她就在南大物理系创建了内耗实验室,投入到固体中相变与缺陷内耗的研究,开启了不平凡的科研生涯。

钢淬火会变硬,这一原理很早就被人们所认识,战国时代就有先人进行钢的淬火。但直到19世纪后期,人们才知道其内部发生了组织变化,并将淬火形成的片状相命名为马氏体。

由于物资匮乏,实验器材大多都需要自己动手制作,经过反复实验,王业宁发现,金属在某一个温度点会迅速发生一个结构上的变化,相变可以马上在声衰减中体现出来。

王业宁用声衰的方法,仔仔细细地研究了这种相变,发现一级相变的瞬态内耗的大小正比等于振动一周内马氏体的转变量。她提出的“马氏体相变内耗规律及其机理”结论被写进教科书,比国外的学说提前了10年,在国内成功打开了内耗这一领域的研究大门。

看似一帆风顺的科研之路,背后却是满满艰辛。由于要全身心投入到研究工作中,王业宁无法兼顾年幼的孩子,只能拿所有积蓄请保姆。

长时间的辛苦工作,让她在那个物资匮乏的年代患上肝炎。但即便她人躺在医院里,心里还是担心着家里的孩子以及手头的工作。

1963年,为了更深入地进行相变、缺陷有关的内耗研究,王业宁主持研发了中国第一台压电组合振子离频内耗仪,扩大了测量内耗的频率范围。1964年,该成果荣获国家科委、计委、经委联合颁发的新产品奖。

20世纪70年代,国际上物理学界有两个重大的进展,一个方向是半导体的兴起,另外一个就是激光器的兴起。王业宁敏锐地发现了自己的研究领域和这两项技术的结合点,便立即投身于新兴研究方向之中。

当时的科研条件不容乐观,实验室不足,物资短缺。激光器在制作过程需要冷却,但实验楼的用水无法正常供应。当时已经45岁的王业宁,只能亲自一桶一桶往楼上提水。

夏季酷热,实验室没有空调制冷设备,她只能耐着酷暑坚持实验。在数不清的失败和重新开始后,1974年我国第一台“声光调Q—YAG激光器”被成功研制出来。这一成果在中国国内激光界引起不小的震动,王业宁也由此获得1978年全国科学大会奖。

20世纪80年代,王业宁研发了测量内耗并观察界面变化的装置,让内耗不再是一个笼统的概念。通过施加外力让固体震动起来,一面测它的内耗,一面观察结构的变化。哪个部分损耗得多,原因是什么,便一目了然,进而改善了内耗的应用性。

通过这样一个装置,她们得到一系列最新的研究成果,引发国内外科学界的震动。

1987年开始,王业宁便将内耗的研究成果大量应用于高温超导体领域。高温超导体在Te以上的晶格不稳定性或类相变是与晶格参数的跳变相联系的。在内相变工作中,她测出了必要的一些弹性常数。由于弹性常数只有在单晶里面有,而且这一跳变量很小,不少人测量到这一跳变却不敢认定。王业宁根据自己反复实验积累的经验,首先确认了这一现象,并将研究结果寄给Argonne实验室。美国Brookhave实验室、Argonne实验室及休斯敦大学合作,用高分辨X光分析仪对某种单晶进行了测量,肯定了这一结论。

后来超导界的权威曾说:“用内耗的方法来研究超导,在这一领域做得最好的就是王业宁的研究组。”

严于律己,重视教育

说起王业宁的研究组,她一直严格要求自己所带的学生。每一位学生的学业,她都亲自把关,就算是毕业了,她也依旧时刻关注学生的每一个动向,并随时给予指导。

至今她的学生们回忆起那段学习的时光,对她的一颦一笑记忆犹新。跟随她学习的学生,大多数在各自领域成为出类拔萃的人才。她不仅仅无私奉献了自己的一生,对学生们更是影响深远。

20世纪90年代,电脑刚进入中国,还没有被普遍运用。趁着王业宁外出开会的时间,她的学生曾趁机偷偷玩电脑,而忽视了学习以及科研工作,王业宁知道后痛批了学生一顿。

王业宁认为,如果不喜欢物理可以退学,但是学生们不应该在宝贵的时间里做一些与学习以及科研无关的事情。

在王业宁的执教生涯中,她培养了近百位硕士及博士生,为国家输送了一大批高素质人才,而自己也因为出色的教育质量和水平,先后夺得1993年江苏省十佳女科技教育工作者称号和1997年国家级教学成果一等奖的荣誉。

1997年,已经71岁的王业宁,精神状态大不如从前,但她依旧坚持工作。她将当时正在做课题研究的张清明叫到家中,仔细询问科研进展。

2001年,王业宁罹患脑炎,整个人高烧昏迷。虽然送进医院经过抢救没有生命危险,但是脑细胞的损伤却十分严重。那之后,她去往实验室的次数就减少了。

2019年2月22日,王业宁因病医治无效,在南京逝世,享年93岁。她身体力行证实了,唯有学习才能将自己的命运牢牢掌控,有一番作为;即便在恶劣的环境中,也要保持着乐观与积极向上的心态,释放着对生活和事业的热情。