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林为干：解开电磁学的“哥德巴赫意料”

2012-11-21

转自《灼烁日报》2012年11月19日

林为干是我国著名的微波理论专家，，，，，，，被公以为我国微波学界的涤讪人之一。。。。。。。。笔者与其相识，，，，，，，缘于“老科学家学术生长资料收罗工程”。。。。。。。。这一工程以抢救性地挖掘老科学家们的学术生长资料为目的。。。。。。。。2011年7月工程启动时，，，，，，，林为干已93岁高龄，，，，，，，身体状态不佳，，，，，，，经常住院。。。。。。。。在与林为干接触的历程中，，，，，，，我们深深喜欢上了这位夷易可亲的老科学家。。。。。。。。他对国家和科学事业的热爱，，，，，，，九十高龄仍坚持念书、学习和科研的斗争精神，，，，，，，深深地熏染和教育了我们。。。。。。。。

崭露头角

林为干1919年出生于广东台山纲要村。。。。。。。。父亲林本伟早年曾专心科举求仕，，，，，，，希望自己的三个儿子都能成为中流砥柱，，，，，，，遂给儿子取名为栋、为梁、为干。。。。。。。。林为干自幼学习效果突出，，，，，，，1939年从西南联大（清华大学）结业，，，，，，，获工学学士学位。。。。。。。。

1939年6月，，，，，，，林为干在昆明

大学结业后，，，，，，，林为干并未放弃继续修业的梦想，，，，，，，很快考入清华研究院电子工程学部电讯组攻读研究生，，，，，，，师从华裔物理学家、时任清华大学研究院物理研究所所长任之恭教授。。。。。。。。但战争隔离了林为干与父亲的联系。。。。。。。。他失去了经济支持，，，，，，，被迫中止研究生学业。。。。。。。。此为林为干最遗憾的事情，，，，，，，至今回忆起来他尚有些自责。。。。。。。。

林为干从事微波研究是从美国攻读博士学位时最先的。。。。。。。。

微波，，，，，，，是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，，，，，，，是无线电波中一个有限频带的简称，，，，，，，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波。。。。。。。。微波成为一门手艺科学，，，，，，，最先于20世纪30年月。。。。。。。。在第二次天下大战中，，，，，，，微波手艺获得奔腾式生长。。。。。。。。

在导师温纳里的勉励下，，，，，，，林为干写成了博士论文《单腔多模微波滤波器》，，，，，，，通过了博士论文答辩。。。。。。。。美国《应用物理》1951年8月号首页刊登此文，，，，，，，爆发了重大的影响。。。。。。。。林为干首先发明了一个圆柱形谐振腔有5个同谐振频率的简并�？？？？？？？梢允褂�，，，，，，，首次建设了单腔多模滤波器的多级电路模子，，，，，，，建设了一种新的单腔多波型微波网络理论。。。。。。。。该理论意义深远，，，，，，，受到了偕行们的重视，，，，，，，半个多世纪以来一直被海内外学者所引用，，，，，，，并对现代卫星通讯等爆发了重大影响。。。。。。。。1994年仍有法国学者以为近代卫星广播通讯业所用的多模手艺是由拉贡（Ragan）及林为干提出来的，，，，，，，其生长的基础是凭证林为干及库恩（Cohn）的事情，，，，，，，此事情至今仍在生长。。。。。。。。

一腔多模的理论，，，，，，，使林为干在微波研究领域初露头角。。。。。。。。

林—钟要领

1949年，，，，，，，新中国建设，，，，，，，外洋学子们万分激动。。。。。。。。林为干获得博士学位，，，，，，，他婉言谢绝了导师温纳里让其留校的约请，，，，，，，毅然突破阻力回到祖国。。。。。。。。受冯秉铨之邀，，，，，，，他到岭南大学任教授，，，，，，，同时在中山大学授课，，，，，，，不久兼任岭南大学电机系主任。。。。。。。。1952年中国院系大调解，，，，，，，岭南大学的电机工程系并入新建设的华南工学院，，，，，，，他调入华南工学院任电机系主任。。。。。。。。1956年，，，，，，，他又听从组织安排，，，，，，，举家西迁成都，，，，，，，加入组建成都电讯工程学院（今电子科技大学），，，，，，，并将一生贡献给了这所高校。。。。。。。。

回国后，，，，，，，林为干在教学及行政事情之余，，，，，，，以极大的热情和精神投身科学研究，，，，，，，在《物理学报》、《电子学报》等刊物揭晓学术论文40余篇。。。。。。。。其中，，，，，，，最重大的突破是被学术界称为“林—钟要领”的研究。。。。。。。。这是林为干和助手钟祥礼揭晓在《物理学报》1963年第4期的“传输线特征阻抗的一个新盘算要领”的学术论文。。。。。。。。这篇论文确立了林为干在微波传输系统方面的主要职位。。。。。。。。

其时国际上对传输线的特征阻抗的盘算要领主要有两种：一是较量普遍的函数变换法，，，，，，，二是变分法。。。。。。。。两种要领的盘算都过于重大。。。。。。。。林为干、钟祥礼将这两种要领团结起来，，，，，，，即使用变分法的一个定理求出特征阻抗准确值的上限和下限，，，，，，，在盘算历程中不应用变分法中常用的要领处置惩罚，，，，，，，而是使用函数变换法，，，，，，，大大简化了盘算要领。。。。。。。。

“传输线特征阻抗的一个新盘算要领”揭晓后，，，，，，，在学术界爆发重大影响。。。。。。。。1972年，，，，，，，马可尼丛书作者M.A.R?Gunston将林为干、钟祥礼创立的要领称为“林—钟要领”，，，，，，，将论文中的一些公式绘制成曲线和图表，，，，，，，供全天下的微波工程师使用。。。。。。。。该书将“林—钟要领”和其他六七个西欧科学家（包括谢昆诺夫这样的微波理论首创人）的盘算公式举行了较量，，，，，，，以为“林—钟”要领的盘算公式最准确，，，，，，，最便于盘算和估值。。。。。。。。

若是说一腔多模的理论让林为干在微波理论与手艺研究领域初露头角的话，，，，，，，“林—钟要领”则让林为干成为天下微波学术界一颗耀眼的明星。。。。。。。。

大展身手

文革中，，，，，，，林为干受到了攻击，，，，，，，被批斗、关牛棚，，，，，，，修下水道，，，，，，，下放到干校举行劳动刷新。。。。。。。。在最漆黑的时间，，，，，，，林为干并未绝望，，，，，，，他坚信自己没做任何对不起党和国家的事情，，，，，，，坚信这样的日子不会恒久，，，，，，，知识分子一定会施展作用。。。。。。。。在文革中，，，，，，，一有空闲，，，，，，，林为干就看书学习，，，，，，，举行科学研究。。。。。。。。他申请用扣发的人为订阅外文学术刊物，，，，，，，意外地获得批准，，，，，，，使其在文革中依然对国际学术前沿坚持着相识。。。。。。。。

1978年3月，，，，，，，天下科技大会召开后，，，，，，，林为干全身上下都充满劲头。。。。。。。。他天天早上不到八点就准时到办公室，，，，，，，一年365天除了春节休息两天外，，，，，，，天天云云。。。。。。。。1978至1984年，，，，，，，林为干的著作《微波网络》、《微波理论与手艺》、《电磁场工程》、《电磁场理论》相继出书。。。。。。。。这四部著作总计280多万字，，，，，，，为电磁工程界高级科技职员以及大专院校的研究生提供了一套高水平的理论读物，，，，，，，大大推动了我国电磁理论、微波理论与手艺的生长。。。。。。。。其中《微波理论与手艺》一书获得了国家教委天下高校优异课本奖，，，，，，，被许多高校选为该专业研究生的必修课本。。。。。。。。

1977年至1989年十余年间，，，，，，，林为干揭晓了近60篇学术论文，，，，，，，最主要的效果有“椭圆直波导理论”和“含不匀称介质波导传输理论”。。。。。。。。椭圆波导作为长距离、可弯曲的波导，，，，，，，应用于大面积天线，，，，，，，如无线通讯的30米天线中，，，，，，，它作为主波导使用，，，，，，，属于大椭圆度。。。。。。。。林为干使用初等函数来迫近椭圆波导中的场结构，，，，，，，求出了浅易的工程设计公式。。。。。。。。该理论成为了我国向国际电工标准聚会推荐的椭圆波导标准的理论依据，，，，，，，普遍运用于卫星通讯。。。。。。。。

1986年，，，，，，，林为干在实验室

上世纪80年月由于激光手艺的生长，，，，，，，不匀称介质填充的波导又受到重视。。。。。。。。由于这种波导有自聚焦能力，，，，，，，故而含不匀称介质的波导传输理论就显得很是主要。。。。。。。。林为干在研究这个问题时与经典要领差别，，，，，，，他使用了微分方程理论的无限极数解和变系数法，，，，，，，对某些波导问题则接纳合流超几何函数和高级逾越函数理论来求解。。。。。。。。这是天下上首次从微分方程角度，，，，，，，把微波波导和光波导界线值问题有机地团结起来，，，，，，，普遍用于光波、微波和毫米波传输系统。。。。。。。。

1980年，，，，，，，林为干中选为中国科学院院士，，，，，，，这是学术界对其科技孝顺的一定。。。。。。。。

百岁人生妄想

1989年，，，，，，，林为干从科研和教学一线退下来，，，，，，，但丝毫没有懈怠，，，，，，，依然以饱满的热情和兴旺的精神从事于科学研究和人才作育事情。。。。。。。。以后的七八年时间里，，，，，，，林为干揭晓了130余篇学术论文，，，，，，，独著或为第一作者的近30篇。。。。。。。。

其中最值得歌颂的是林为干解开了电磁学界的“哥德巴赫意料”。。。。。。。。1995年12月，，，，，，，林为干的学术论文《一个介质球的静电镜像群》在美国《静电学》学报上揭晓。。。。。。。。该文攻克了一个百年难题。。。。。。。。1892年麦克斯韦的《电磁学》（第三版）出书以来，，，，，，，关于点电荷在介质球中能够形成多大的镜像，，，，，，，位于那里的研究一直是一个未解之谜。。。。。。。。于是，，，，，，，这个百年未解的难题就成为了电磁学界的“哥德巴赫意料”。。。。。。。。解开这个“哥德巴赫意料”成了许多电磁学家的梦想。。。。。。。。林为干从1951年起就曾涉及这个难题，，，，，，，他不信托难题永远是难题，，，，，，，在上世纪50年月末揭晓了几篇学术论文，，，，，，，研究虽然有所希望，，，，，，，但仍没彻底解决。。。。。。。。以后40年间，，，，，，，林为干一直未放弃对这个问题的探索，，，，，，，终于乐成找到相识决这个百年难题的钥匙，，，，，，，通过旋转退化双极坐标系（α，，，，，，，β），，，，，，，林为干求出了α=1/2这个体现式，，，，，，，从而发明了有介质平面的双镜征象，，，，，，，解决了这一经典难题。。。。。。。。

这一研究效果不但攻克了电磁学界百年未解的难题，，，，，，，并且具有十分主要的应用价值，，，，，，，微波学界欢呼不已。。。。。。。。鉴于林为干在微波理论研究领域的重大成绩，，，，，，，他被称为“中国微波之父”。。。。。。。。1999年，，，，，，，香港何梁何利基金授予林为干科学与手艺前进奖。。。。。。。。2003年5月18日，，，，，，，美国伊利诺伊理工大学授予林为干信用文科科学博士学位，，，，，，，这是伊利诺伊理工学院第一次将这一声誉授予一位中国学者。。。。。。。。用林为干自己的话说，，，，，，，1950年的博士学位，，，，，，，是靠自己斗争取得的。。。。。。。。而50多年后的博士学位，，，，，，，是别人送来的声誉。。。。。。。。

93岁的林为干仍然在妄想自己的人生。。。。。。。。在电磁科学界，，，，，，，有一位叫MorayB.King的人，，，，，，，他在电磁科学界犹如他的名字一样，，，，，，，拥有“国王”般的职位，，，，，，，为电磁科学作出过重大孝顺。。。。。。。。2005年，，，，，，，在他100岁生日的时间，，，，，，，他还在国际著名的电磁学学报上揭晓了学术论文。。。。。。。。于是，，，，，，，这位King先生，，，，，，，就成了90多岁的林为干的模范和斗争目的。。。。。。。。他说，，，，，，，我也要像King一样，，，，，，，甚至凌驾King，，，，，，，争取活到100岁，，，，，，，并且100岁时也要揭晓两篇有影响力的学术论文。。。。。。。。

林为干近照（王安平摄）

这成了90多岁的林为干的人生目的。。。。。。。。2012年春节，，，，，，，林为干因伤风引发肺部熏染，，，，，，，情形很是不乐观，，，，，，，医院都准备连忙切气管抢救，，，，，，，但林为干以自己惊人的毅力和顽强的生命力，，，，，，，挺过了生死关，，，，，，，向100岁目的起劲攀缘。。。。。。。。出院回家，，，，，，，林为干一如既往，，，，，，，拿着放大镜，，，，，，，翻看着种种资料；；；；；；用颤抖的手，，，，，，，在纸上推算着公式，，，，，，，年年月月，，，，，，，日日云云……

林为干简历

1919年10月出生。。。。。。。。

1939年西南联大（清华大学）结业。。。。。。。。

1950年获美国加州大学博士学位。。。。。。。。

1951年回国后，，，，，，，在岭南大学、华南工学院任教。。。。。。。。

1957年调成都电讯工程学院，，，，，，，曾任副院长等。。。。。。。。

1980年，，，，，，，林为干中选为中国科学院院士。。。。。。。。

1989年获国家级优异教学效果特等奖。。。。。。。。

1991年获国务院政府特殊津贴。。。。。。。。

1999年获何梁何利科技前进奖。。。。。。。。

林为干曾任成都会科协主席，，，，，，，现为电子科技大学教授、博士生导师，，，，，，，中国电子学会理事，，，，，，，IEEE微波理论与手艺学会北京分会主席。。。。。。。。1979年以来出书著作四部：《微波网络》、《微波理论与手艺》、《电磁场工程》和《电磁场理论》。。。。。。。。

（作者田永秀为西南交通大学政治学院教授，，，，，，，王安平为四川省科协事情职员）

转自《灼烁日报》2012年11月19日

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