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王一平,电磁波理论专家,教育家,长期从事高等院校的教学、科研及领导工作,先后创建了两个专业系,开辟了两个学科方向,出版了多部有影响的专著。在国内电磁波理论的科研、教育方面作出了重要贡献。

巨大贡献

进入中央军委工程学校后,正值该校改组筹建正规的高等学校——中国人民解放军通信工程学院。王一平先后为工程班、干部班、短训班讲授电工原理、电工学、电机学乃至电源学等多种电学方面的课程。1960年学校改制为中国人民解放军军事电信工程学院,并决定建立若干新的专业,成立了无线电物理和电子器件系。在无线电物理方面设置信息论、电波天线和量子电子学专业。1962年王一平被任命为电波天线专业组组长。自此以后他一直在这所学校从事科研教学工作,为学科建设和发展,特别是电波领域的研究和专业建设做了许多奠基性工作。

1.创建电波传播专业

中国人民解放军通信工程学院电波传播专业的第一批学员是从一些地方大学调来的二年级学生,因此,在1960年就有了1959级的学生。当时课程开设和师资培养的任务十分紧迫。王一平首先为5个班开出了电动力学课,为电波天线专业开出了地波传播课,并于1963年在校内出版了正规的教材《电波传播》。这是国内第一本详细阐述球面绕射的Fock理论的著作。1975年应人民邮电出版社之约,他主编的《微波传播》一书于1977年出版,1987年再版。这本书满足了当时建设微波中继系统工程的需要,为从事此项工程的技术人员提供了理论基础。以后,又从微波发展到毫米波的研究,建立了传播测试电路,取得了大量的研究成果。在王一平主持下,1984年6月经电子工业部批准正式成立电波研究室。1986年获得无线电物理理科硕士学位授予权。电波研究室的成立,为学校无线电物理学科的科研与教学提供了基地。先后承担了几十项科研任务,取得了丰硕的成果,获得了多项国家级、省部级的科技成果奖及多项国家专利。承担的任务有国家“863”项目,国家自然科学基金项目,国防军事方面的项目。研究室建立了3mm和8mm电波传播地面测试电路和无人值守工作站,进行了长期的毫米波传播特性的测量观察工作。在国内率先开展了毫米波降雨去极化效应及雨滴倾斜角的测量研究。并且将基础研究转化为应用研究,成功地研制了中国第一台定型的“毫米波军用通信机”。

2.率先系统地推广电磁场的数值计算和渐近计算

20世纪60年代在国外兴起了一种计算电磁场的方法,它集中在两个方面:数值计算的矩量法(moment method)和渐近计算(asymptotic method)的几何绕射理论(geometrical theory of diffraction),或称绕射的几何理论。前者适用于低频,后者适用于高频。早在1978年6月王一平就撰写了《电磁场的渐近计算与数值计算》一文。并在1978年下半年给教师系统地讲授矩量法和几何绕射理论。同时,主持翻译了R.F.哈林登的《计算电磁场的矩量法》一书,1981年由国防工业出版社出版。1978年和1979年他多次应邀在上海交通大学、成都电讯工程学院、电子工业部29所系统地讲述和推广这两种方法。除讲课和写文章外,他还作为航天部任务课题组的后盾,共同完成了有关的计算工作。这个阶段的成果汇集在1983年出版的《几何绕射理论的工程应用》一书中。几何绕射理论的方法现在仍是指导硕士生和博士生的重要课题。直至1991年初他还应邀去阎良航空研究院讲授过几何绕射理论。

3.创建电磁场工程系

1979年,王一平担任电磁场工程系第一任系主任。同年招收首届研究生。1980年上半年他组织有关教师成立了电磁理论讨论班,下半年为研究生开设电磁波理论课,并作为研究生的高等电磁理论必修课。此课的讲稿经后续教师的多次使用后,于1985年成书,书名为《工程电动力学》。与此同时他又为研究生开设了数学物理方法课,作为数学基础课。它和一般这种课程内容的不同之处在于包含了微分几何和渐近计算两章。经过多次讲授后,1993年由电子工业出版社正式出版。这两本专著,至今仍是报考博士学位考试课程的必修参考书。

4.组建理科专业

“文化大革命”1977年后,高等院校恢复招生,学院为加强基础课教师力量,在77级招收了数学师资班,又在78级招收了物理师资班。但王一平认为,仅仅办一个师资班只能解决当前之急需,从学校整体发展看应该理工结合,设置理科专业。于是在1979年开始组建数学系,并招收学生。同时,决定将物理师资班按照综合大学物理系的教学大纲执行。1980年11月王一平被任命为学院副院长。

实践证明,由王一平倡导设置的理科专业,其效果是好的。例如,学院的物理师资班有一位学员毕业后在国外做扫描电镜工作,一次他给王一平来信说:物理师资班给我打下的坚实的数学基础,使我在今天的研究工作中受益匪浅,而在普通物理实验和近代物理实验方面的扎实训练,使我在研究工作的实践中进展良好。这一届毕业生有的在科学上取得了良好成就。有在国外担任乔治亚工学院纳米研究所所长并成为欧洲科学院院士的;有在国内被评为2002年十大科技青年的。王一平为这一届学生讲授过数学物理方法、电动力学课程。后又将前者的方程部分定型为《数学物理方程》一书,作为物理系的基本教学用书,并于1993 年出版。1987年初学院改名为西安电子科技大学,学校决定成立物理系,王一平被任命为第一任物理系主任。

在担任物理系主任期间,王一平和实验物理教授胡昌璧、电子工程教授戴树荪开展了创造性教学研究工作,其成果编成了论文汇集,受到许多大学物理教师的欢迎。他还在学校内组织近代物理讲座和非线性讲座等,及时向学生传授教材以外的新知识,受到好评。

5.开创随机介质中波传播的研究

20世纪60年代,苏联学者开始对大气湍流中波传播进行研究,一直延伸到七八十年代,形成了研究随机介质中波传播问题的高潮,这方面的工作载入A.Ishimaru的两卷专著Wave Propagation and Scattering in Random Media(1978)中。1979年王一平招收第一届研究生,就为他们开出了“随机介质中波传播”课程。以后他又将费曼的路径积分求解量子力学薛定谔方程的方法用于求解随机介质中波幅的抛物线形方程。后来确定随机介质波为研究方向,又和黄际英教授一起编写了《无线电物理中的随机场》一书,于1991年10月出版,以这本专著的一部分,作为研究生的必修课程。以后又将随机问题联系到非线性中的分形问题和非线性系统问题,并进行了初步研究。这方面的工作收集在《电磁波与随机介质的相互作用》这一自然科学基金课题的论文汇编中。

王一平进入高等学校后做的一系列工作,多属电磁场和电磁波理论的奠基性和开创性工作,为学校的学科建设作出了重大的贡献。此外,他的研究工作还拓展到其他有现实意义的理论课题。如“电磁兼容问题的理论分析方法”、“生物介质体内电磁场理论计算方法”等。

怎样成为科学家

成为科学家的一个标志是首先是一个独立的研究者[1],也就是说一个科学家必需有参与科学研究,发表,交流等活动的自主性。而如何赢得这种自主性呢?这种自主性是和成果挂钩的,说白了所谓的成果无非就是发表文章或获得专利权[2]。这对于一位以科学研究为职业的科学家是至关重要的。

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参考文献