專逐科學(xué)之美 手植桃李滿園

吳彪

西安電子科技大學(xué)，其前身是1931年誕生于江西瑞金的中央軍委無線電學(xué)校，是毛澤東等老一輩革命家親手創(chuàng)建的第一所工程技術(shù)學(xué)校。1958年學(xué)校遷址西安，1966年轉(zhuǎn)為地方建制，1988年定為現(xiàn)名。自學(xué)校誕生之日起，西安電子科技大學(xué)與校內(nèi)全體師生就承載著民族復(fù)興的希望與使命，熾熱的愛國情懷與執(zhí)著的科研夢想洋溢在這片紅色土地上，厚德、求真、礪學(xué)、篤行，成為每一個西電人堅持不變的奮斗理念與治學(xué)精神。龔書喜的故事也從這里開始。

本科（畢業(yè)設(shè)計）師從付德民教授，碩士師從茅于寬教授，博士師從黃席椿教授、任朗教授、茅于寬教授……作為西安電子科技大學(xué)天線與微波技術(shù)重點實驗室老主任、西安電子科技大學(xué)天線與電磁散射研究所老所長，龔書喜的科研之路上有太多的精彩故事，他曾蹚過緩流，看過麗日;也曾勇闖險灘，飽經(jīng)風(fēng)雨。但無論如何，在追逐科學(xué)之美的漫長道路上，他始終堅定不移，將科研報國當(dāng)作終身的事業(yè)和無悔的追求。

若得科學(xué)之美

路途坎坷又何妨

1977年全國恢復(fù)高考，擠過高考獨木橋的龔書喜服從調(diào)劑來到了西北電訊工程學(xué)院（西安電子科技大學(xué)前身），學(xué)習(xí)天線專業(yè)。那是他第一次真正接觸天線與電磁理論的相關(guān)知識，從入門到熱愛，兩三年足矣。

“科學(xué)當(dāng)中包含著自然美，自有他的吸引力?！北究飘厴I(yè)時，被科學(xué)所深深吸引的龔書喜并未像大多數(shù)人那樣選擇就業(yè)，而是繼續(xù)向上攀登，他要去看一看那世界前沿的絕美風(fēng)光。

但龔書喜的科研之路并不順暢。經(jīng)過一段時間的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，龔書喜將“多波束天線”暫定為自己的碩士論文選題。但由于剛剛接觸相關(guān)研究，對行業(yè)了解不夠深入，到了開題報告答辯時，他被評審老師一句“這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于衛(wèi)星并且發(fā)射上天了，你接下來還能做出什么創(chuàng)造性成果？”問得不知所措，這一選題自然也被否決。

一次小小的挫折并不能擊退龔書喜攀登科學(xué)高峰的決心。不久后，時任研究室主任的石鎮(zhèn)教授建議龔書喜跟隨剛從美國做訪問學(xué)者歸來的鐘順時教授開展微帶天線研究，彼時相關(guān)研究剛剛起步，正是需要年輕學(xué)者加入的時候。這次龔書喜深刻吸取之前的教訓(xùn)，認為先找出自己能夠發(fā)揮創(chuàng)造價值的突破口后，再決定也不遲。

通過查閱文獻，龔書喜發(fā)現(xiàn)微帶天線有兩類：第一類是在一個薄介質(zhì)基板上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕等方法做出一定形狀的金屬貼片，利用微帶線或同軸探針對貼片饋電;第二類是微帶縫隙天線，它是把上述接地板刻出窗口即縫隙，在介質(zhì)基板的另一面印刷出微帶線對縫隙饋電。盡管這兩項技術(shù)還算不上十分成熟，但國外已有不少相關(guān)研究成果發(fā)表，順著別人的足跡前行，終究難以有所創(chuàng)新。當(dāng)時年輕氣盛的龔書喜默默下定決心：“我要做，就做一種新的微帶天線?！?/p>

創(chuàng)新，說起來容易做起來難。“新的微帶天線”要從哪里入手才好？毫無頭緒的龔書喜只能暫時放下手中書籍隨處走走。這一走，就恰好發(fā)現(xiàn)了創(chuàng)新大門的關(guān)鍵鑰匙——寬縫的微帶縫隙天線。那一刻，他靈光乍現(xiàn)，“能不能從電磁互補的角度著手，形成新型寬帶微帶天線（電磁耦合微帶天線）呢？”

模型天線的初步測試結(jié)果表明新型微帶天線帶寬性能優(yōu)異。令人遺憾的是，龔書喜所在的實驗室當(dāng)時并沒有高精度測量儀表可用，測試結(jié)果和HP儀表所測結(jié)果相差4倍之多。但HP儀表僅折舊費就高達200元錢每小時，并不是龔書喜這個“窮學(xué)生”用得起的。

測試回來之后，龔書喜難得地消沉了好一陣子，內(nèi)心十分彷徨。但他自認不是一個“心靈脆弱”“不能吃苦”的人，小時候家庭條件一般，他要一邊幫忙干活兒一邊學(xué)習(xí);高中畢業(yè)時，國內(nèi)高考尚未恢復(fù)，他在4年的忙碌工作中一邊學(xué)習(xí)一邊等待希望到來?！斑@些困難我都咬牙堅持過來了，怎么現(xiàn)在反倒一蹶不振？”給自己鼓勁兒后，他決心在科技文獻資料中尋覓路徑和突破。

在日復(fù)一日查閱文獻的過程中，他偶然看到了戴振鐸教授所著的《電磁理論中的并矢格林函數(shù)》英文版。龔書喜知道戴先生是該領(lǐng)域最權(quán)威的學(xué)者。學(xué)校的多位老師都曾聆聽過戴教授關(guān)于“并矢格林函數(shù)”的講座。學(xué)習(xí)戴教授的名著后，龔書喜更是深受啟發(fā)，構(gòu)造了幾種平面分層媒質(zhì)結(jié)構(gòu)的并矢格林函數(shù)。在梁昌洪教授的鼎力支持鼓勵下，他完成了題為“并矢格林函數(shù)與微帶天線”的碩士論文，研究了微帶天線的數(shù)學(xué)建模和諧振頻率的數(shù)值分析，討論了Hansen矢量函數(shù)系的完備性等問題。

少年風(fēng)華正當(dāng)時

不畏權(quán)威成果豐

Hansen矢量函數(shù)系中有3個矢量函數(shù)系，分別為L、M、N。戴振鐸先生最初認為，在電磁領(lǐng)域中只需要M和N兩個函數(shù)系即可。但是這兩個函數(shù)系沒有散度，只有旋度，因此后來有人提出：“只有旋度，將來解決問題一定會出現(xiàn)不完備之處?！饼彆惨贿呴喿x文獻，一邊回憶當(dāng)年情形，但很快他的全副身心都被書中所描述的函數(shù)世界牢牢吸引住了——理論研究的世界，原來也可以這樣精彩！

“或許我可以嘗試著直接證明這類函數(shù)系的完備性?！边@個念頭一經(jīng)出現(xiàn)就占據(jù)了龔書喜的全部思維，并讓他立刻付諸行動。自確定研究方向以來，無論寒冬炎夏，龔書喜一直在考慮Hansen函數(shù)系的完備性問題。由于反復(fù)嘗試物理論證未獲成功，且考慮到Hansen函數(shù)系的完備性問題是一個數(shù)學(xué)問題，龔書喜轉(zhuǎn)變策略，開始嘗試數(shù)學(xué)論證。

數(shù)學(xué)上確定一個算子包含兩個要素，即確定算子的運算和確定算子的定義域。龔書喜認識到Hansen矢量是自伴拉普拉斯算子的本征函數(shù)或廣義本征函數(shù)。算子的本征函數(shù)屬于算子的定義域，廣義本征函數(shù)不屬于算子的定義域。在電磁理論問題中，只有諧振腔問題（點譜問題）中的Hansen矢量函數(shù)是算子的本征函數(shù)，而波導(dǎo)問題和三維空間問題（連續(xù)譜問題）中的Hansen矢量函數(shù)是算子的廣義本征函數(shù)。但是僅僅從解決問題過程中“發(fā)現(xiàn)”和“確認”這一函數(shù)的特殊性并不夠，要想達成“直接證明Hansen函數(shù)系的完備性”的初始目標，還應(yīng)針對其特殊性建立完整的理論體系，證明函數(shù)系的完備性。4510B089-2734-44BC-8A0B-D6A4C4290835

那段時間里，安靜的圖書館、無人的教室、溫馨的宿舍，乃至人來人往的道路，都成為龔書喜思考問題的場所。他越是深入，越是癡迷;解決的舊問題越多，產(chǎn)生的新問題也就越多。

建立了自伴拉普拉斯算子本征函數(shù)和廣義本征函數(shù)的理論框架后，龔書喜終于開始真正著手證明Hansen矢量函數(shù)系的完備性。當(dāng)時相關(guān)研究無論是在國外還是國內(nèi)都處于空白狀態(tài)，所有的一切只能靠他自己摸索，最終他發(fā)明了“算子譜論法”，從數(shù)學(xué)上直接證明了典型的Hansen矢量函數(shù)系的完備性。相關(guān)成果得到了“有助于解決電磁場需求問題，奠定了這一分支學(xué)科的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”的高度評價。

由于電磁場在兩種不同媒質(zhì)分界面上從一側(cè)過渡到另一側(cè)時，場矢量E、D、B、H一般都有一個躍變，所以該領(lǐng)域?qū)W者就用電磁場的邊界條件表示場矢量的這種躍變所遵從的條件，也就是兩側(cè)切向分量之間及法向分量之間的關(guān)系。延續(xù)此前的方向，龔書喜開展了關(guān)于電磁場廣義邊界條件的研究?！爱?dāng)時我們得到電流源激勵產(chǎn)生電場的電并矢格林函數(shù)，它的切向分量是不連續(xù)的?！边@幾乎可以說是一種顛覆性的結(jié)果，按照一般情況來說，電磁場中沒有磁流源的話，電場的切向分量是連續(xù)的，這是一個最基本的概念。

恰逢此時戴振鐸先生來到國內(nèi)訪問交流，當(dāng)他來到西安交通大學(xué)時，龔書喜將自己的論文初稿拿去請戴先生指導(dǎo)。出乎意料的是，戴先生看過論文后對茅于寬教授說：“你這個學(xué)生如果做得對的話，全世界搞電磁的人都要驚奇啦。他的基本概念搞錯了?！?/p>

盡管對自己的工作十分自信，但得到回復(fù)的龔書喜秉持著謹慎的態(tài)度，繼續(xù)與導(dǎo)師反復(fù)討論，再度進行了幾輪驗證。他們發(fā)現(xiàn)，按照常規(guī)理論來進行相關(guān)分析，無論如何都“走不通”，這讓龔書喜再次確信自己是對的，于是請導(dǎo)師茅于寬教授寫信向戴先生解釋。這次老先生仍舊回復(fù)：“他還是基礎(chǔ)概念沒搞清?！辈⒓膩砹俗约寒?dāng)年所寫的一篇文章，讓龔書喜自己對比琢磨。

此時戴振鐸先生已經(jīng)去了其他幾所大學(xué)進行學(xué)術(shù)交流，西安電子科技大學(xué)的一些老師也參與其中。他們回來告訴龔書喜：“你別想畢業(yè)了，戴先生說‘西電有個小伙子不知道天高地厚，把麥克斯韋方程推翻啦！”如果不能趕在戴先生回美國之前證明自己，龔書喜接下來的處境將變得十分艱難。

后來龔書喜看完戴先生寄來的文章，發(fā)現(xiàn)兩篇文章中相關(guān)工作的結(jié)果其實是相同的，只不過先生的結(jié)果是通過等效法得出，而龔書喜的結(jié)果是按照他自己建立的理論體系直接推導(dǎo)得出?！爸笪医o他回信說，除了差一個系數(shù)之外，這兩個結(jié)果是一致的。沒想到他很爽快地承認是自己錯了，說這一工作時間太久遠，是他自己記錯了。這也是讓我非常佩服的一點，真正的學(xué)者就應(yīng)該是這樣，錯了就勇于承認。”一場學(xué)術(shù)風(fēng)波就此消弭，龔書喜也以優(yōu)異的成績?nèi)〉貌┦繉W(xué)位。

在職博士畢業(yè)后，龔書喜繼續(xù)在西安電子科技大學(xué)從事教學(xué)科研工作，并依據(jù)此前的研究成果，進一步從邊界條件角度推導(dǎo)并矢格林函數(shù)。據(jù)了解，彼時國際上對電磁場的邊界條件也有不同認識，有些學(xué)者提出，邊界條件是一個假設(shè)，它的正確性需要靠實驗來證實。龔書喜從中受到啟發(fā)，決定“大膽假設(shè)，小心論證”。他與合作者引入一種新的公設(shè)：麥克斯韋微分方程組在廣義函數(shù)論意義下成立，然后直接從麥克斯韋微分方程組出發(fā)進行推導(dǎo)，由此得出了一種更廣義的、原來沒有出現(xiàn)過的廣義電磁場邊界條件。這一結(jié)果與龔書喜攻讀博士學(xué)位期間做出的電并矢格林函數(shù)的不連續(xù)性方程形成了一種首尾呼應(yīng)效果，使他的工作更加完善。

二十幾年來，龔書喜一邊教書育人，一邊開展學(xué)術(shù)研究。他主持開展分形天線研究、電磁散射計算研究、天線隱身技術(shù)研究、天線測量技術(shù)研究等，完善了電磁理論中的廣義本征函數(shù)展開原理，得到了天線散射場的基礎(chǔ)理論公式，提出了數(shù)學(xué)自由空間（數(shù)學(xué)暗室）概念，在國際知名期刊發(fā)表大量高質(zhì)量論文。其參研成果“提高我國通信衛(wèi)星性能的一種新型天線的理論研究”獲陜西省科技進步獎二等獎，“彈上天線綜合技術(shù)研究”獲信息產(chǎn)業(yè)部科技進步獎二等獎，“論求解并矢格林函數(shù)的交換算子法”獲億利達優(yōu)秀論文獎一等獎。2010年，他編著出版《電磁理論中的廣義本征函數(shù)展開原理》一書，該書系統(tǒng)梳理了龔書喜多年來在電磁理論領(lǐng)域的研究成果，將自伴算子的廣義本征函數(shù)展開的數(shù)學(xué)理論引入電磁理論中，圍繞著電磁理論中的廣義本征函數(shù)展開問題進行論述。這部著作被選作電磁理論相關(guān)專業(yè)研究人員、高校教師和研究生的參考用書，為我國學(xué)科發(fā)展作出了極大貢獻。

承團隊建設(shè)之重任

歷盡艱辛促發(fā)展

1999年，龔書喜擔(dān)任西安電子科技大學(xué)天線與微波技術(shù)重點實驗室主任，接過前輩肩上的重擔(dān)，全力建設(shè)實驗室。該實驗室在1992年立項，1998年驗收，到他接手時，實驗室的硬件條件雖算不得“非常差”，但也確實無法與研究所相提并論?！拔覀兪强繙y量起家的團隊，前輩毛乃宏教授最早在國內(nèi)開展了天線的近場測量，為提升我國軍事實力作出了很大貢獻，我們的測量絕對不能丟，一定要走在全國前列！”秉持著這樣的想法，龔書喜竭盡全力為實驗室的設(shè)備、資金等問題不斷奔走，相繼與中國電子科學(xué)研究院、中國電子科技集團公司第三十八研究所等單位建立了合作關(guān)系。

當(dāng)時國際上有些測量公司針對電波暗室的環(huán)境影響因素提出了一種MARS技術(shù)，它可以通過數(shù)學(xué)方法抑制環(huán)境反射。龔書喜帶領(lǐng)團隊在深入了解并學(xué)習(xí)這項技術(shù)的基礎(chǔ)上更進一步，提出了“理論上有可能不需要吸波材料”的直接用數(shù)學(xué)方法過濾環(huán)境影響的技術(shù)，他們將其稱為“數(shù)學(xué)暗室”。這種技術(shù)不僅可以用在近場天線測量，也能用在遠場天線測量和緊縮場天線測量，大幅降低了暗室建設(shè)的場地要求，為電磁測量的進一步發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。

近年來，龔書喜與團隊中的張帥教授、姜文教授等人合作，針對暗室建設(shè)過程中的互耦情況下大型陣列天線的輻射和散射場的計算難題，提出了一種基于有源單元方向圖法結(jié)合小陣外推大陣思想的新方法。通過公式推導(dǎo)，他們簡化了該方法的操作過程，不僅大大地減少了計算量，而且避免了逐個計算單元場而帶來的操作復(fù)雜度……經(jīng)過近二十年的建設(shè)發(fā)展，“數(shù)學(xué)暗室”技術(shù)愈加成熟完善，到如今已獲得國家國防科技工業(yè)局認可與大力支持。4510B089-2734-44BC-8A0B-D6A4C4290835

除了電波暗室建設(shè)工作外，懷揣著一腔報國熱血的龔書喜還響應(yīng)國家需求，帶領(lǐng)團隊開拓了新的研究方向——“低可探測技術(shù)”，也就是俗稱的“隱身技術(shù)”。

雷達和通信設(shè)備工作時會發(fā)出電磁波，其表面也會反射電磁波，運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機和其他發(fā)熱部件會輻射紅外線，設(shè)備表面會反射照射向它的雷達波，這樣就使武器裝備容易被敵人發(fā)現(xiàn)?！暗涂商綔y技術(shù)”就是通過多種途徑，設(shè)法盡可能減弱自身的特征信號，降低對外來電磁波、光波和紅外線反射，達到與它所處的背景難以區(qū)分，從而把自己隱蔽起來。它的出現(xiàn)使偽裝技術(shù)由防御性走向了進攻，由消極被動變成了積極主動，有助于增強部隊的生存能力，提高對敵人的威脅力。

當(dāng)記者問龔書喜為何選擇開拓這一方向時，他回答說：“通俗點講，我們現(xiàn)在是姓‘軍，既然身處國防類實驗室，就必須有一定的使命感。雖然實際上我們工作的核心仍舊是做學(xué)術(shù)，但個人和國家命運是緊密相連的，還是應(yīng)當(dāng)把自己的興趣與國家需求緊密結(jié)合，去創(chuàng)造更大的價值?！?/p>

苦心留棟梁

桃李滿天下

忙于建設(shè)實驗室，帶領(lǐng)團隊為國家國防科技建設(shè)發(fā)展提供助力的同時，龔書喜也未曾在教學(xué)工作上有過一絲懈怠。通過長期的科研積累，他深刻認識到，數(shù)學(xué)理論在技術(shù)研發(fā)當(dāng)中十分重要。除了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算等問題，靈活運用數(shù)學(xué)手段能夠大幅降低工程建設(shè)的成本，出其不意地解決一些原本難以突破的瓶頸，就像他關(guān)注了數(shù)十年的“數(shù)學(xué)暗室”技術(shù)一樣。因此在日常的教學(xué)過程中，他十分重視數(shù)學(xué)理論的推導(dǎo)工作。

龔書喜的學(xué)生對他最深刻的印象是——他是個很少用投影的老師，往往在黑板上列了數(shù)學(xué)公式后，就開始一邊現(xiàn)場推導(dǎo)，一邊為學(xué)生講解。從最基礎(chǔ)的理論一直延伸至應(yīng)用的場景和方案，中間穿插著他自身凝練出的心得體會。到了下課時他總會說上一句：“整個學(xué)習(xí)過程中，你們有哪里不懂，都可以來找我交流?！边@樣的教學(xué)十分簡潔明了，雖然缺少了富有技巧性的活潑變化，卻也給了學(xué)生更多專注思考的空間。龔書喜這種系統(tǒng)性強而又深入淺出的講解，總能使學(xué)生以較快的速度掌握專業(yè)知識，并能幫助他們梳理審查自身的不足之處。

除了課堂上的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，龔書喜也十分重視學(xué)生的品質(zhì)問題，他常說：“大學(xué)的主要的職責(zé)是培養(yǎng)人。除了傳授知識，還要讓學(xué)生了解一些科學(xué)界的勵志故事，從中學(xué)習(xí)一些寶貴精神，我們老師自己也要注重言傳身教?！?/p>

在做學(xué)問方面，龔書喜不僅對學(xué)生傾囊相授，面對其他想學(xué)習(xí)進步的同行時，他也從不私藏，即使是還沒有申請專利的關(guān)鍵技術(shù)，也樂于同別人分享和討論。

在團隊管理方面，龔書喜給予每一位成員充分的尊重與關(guān)懷。西安電子科技大學(xué)天線與微波技術(shù)重點實驗室中流傳著一個類似“蕭何月下追韓信”的美談：當(dāng)年團隊中的張玉教授曾為得不到支持而十分苦惱，甚至一度打算前往國外發(fā)展。龔書喜和張玉教授進行了一番推心置腹的交流，他說：“到國外公司打工沒有意義，你現(xiàn)在做的這個事對國家有重大戰(zhàn)略意義。是金子總會發(fā)光的，如果有什么困難，我來支持你?！比缃裎靼搽娮涌萍即髮W(xué)的張玉教授已是我國計算電磁學(xué)研究領(lǐng)域的優(yōu)秀學(xué)者，近年來更是承擔(dān)著我國工業(yè)自主可控電磁計算軟件研發(fā)重任。在為數(shù)不多的空閑時刻，龔書喜也會與同事們玩笑道：“我的貢獻之一就是張玉當(dāng)年與我溝通的時候，我把他留住了。往小了說是把我們實驗室的人才留住了;往大了說，是避免了我們國家的損失?！?/p>

三十余年科教生涯，十?dāng)?shù)載團隊建設(shè)旅程，人才培養(yǎng)與科研工作早已融入龔書喜的生活，成為他的習(xí)慣和愛好。現(xiàn)下他雖已將肩上重任交付給年輕一代的優(yōu)秀學(xué)者，有了許多休閑時光，卻從未選擇放縱享樂。“現(xiàn)在我主要關(guān)注隊伍的成長，看看年輕人有什么需要我?guī)兔Φ?，我好去給他們‘敲敲邊鼓，發(fā)揮傳幫帶的作用。”國家相關(guān)工業(yè)部門、知名科研院所、多地高等院校、行業(yè)巨頭公司……這些工作場所中幾乎都能找到不少龔書喜帶過的優(yōu)秀學(xué)生，他最喜歡的場景就是每年行業(yè)內(nèi)的學(xué)術(shù)會議上，明明與會人員都是來自全國各地的學(xué)者，卻仿佛在參加西安電子科技大學(xué)的校友會，“桃李滿天下”不外如是。

（責(zé)編：袁園）4510B089-2734-44BC-8A0B-D6A4C4290835