2016年4月27日，微風(fēng)將淡淡的初夏味道送入法國梧桐掩映下的傳感器北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)占地面積不是很大卻整潔而有序的實(shí)驗(yàn)室里，每個(gè)人都忙碌著。因?yàn)槊魈欤�北京市市長王安順一行即將蒞臨北京信息科技大學(xué)調(diào)研，首站即參觀這個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。此時(shí)，大家心里不約而同想起一位老人——我國壓電學(xué)的主要開拓者、全國勞動(dòng)模范、傳感器北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張福學(xué)老先生，如果不是臥病在床，這里怎能沒有他蹣跚而又堅(jiān)定的步履？

大山里走出的放牛娃

凌晨，星光柔和地灑在云貴高原上，幾個(gè)十來歲的孩子背著破舊的書包，沿著崎嶇的山路結(jié)伴而行，他們每人提著一根防狼棍……這是張福學(xué)幼時(shí)上學(xué)路上的情景。

張福學(xué)1939年出生于云南省宣威縣紅橋鎮(zhèn)老鴉村一個(gè)貧困家庭，戰(zhàn)亂歲月他本沒機(jī)會(huì)讀書，但母親還是咬牙把幼小的他送入了學(xué)堂。張福學(xué)的啟蒙學(xué)校是鄰村廢棄的寺廟改建的小學(xué)，四個(gè)年級(jí)共用一個(gè)教室。教室里是殘缺的佛像，教室外是村民暫厝的棺材，但這些絲毫沒有影響到張福學(xué)的學(xué)習(xí)。通常一年級(jí)老師不講課時(shí)，他就安靜地聽高年級(jí)的課程。憑借勤奮聰穎，張福學(xué)三年級(jí)便跳級(jí)考取縣城最好的高小。高小畢業(yè)后，家中再?zèng)]錢讓他上學(xué)堂，因此張福學(xué)不得不輟學(xué)當(dāng)放牛娃。牛兒吃草的時(shí)候，他就躺在草地上，望著變幻莫測(cè)的白云，想著在學(xué)堂讀書的日子。這樣大約過了半年，1951年夏天，云南剛剛解放。一次趕集時(shí)，路過書攤，張福學(xué)不自覺地放下扁擔(dān)入翻看起書來，意外地看到了宣威中學(xué)正在招生的廣告，這是縣城最好的中學(xué)，并且還有助學(xué)金！欣喜若狂的他顧不得趕集，便直接跑去報(bào)名，最終以優(yōu)秀成績考取。復(fù)學(xué)的張福學(xué)更加刻苦努力，1954年考入曲靖專區(qū)最好的中學(xué)——曲靖中學(xué)，1958年考入云南大學(xué)……放牛娃走出了老鴉村！

1961年大學(xué)畢業(yè)后，張福學(xué)被分配到國防部第十研究院第十一研究所，帶著滿腔豪情壯志來到北京，開始了壓電材料的研究。

壓電學(xué)的主要開拓者

放牛時(shí)和小伙伴用鞭子抽著玩的陀螺，張福學(xué)沒想到自己會(huì)為它貢獻(xiàn)畢生精力。

1970年，出于戰(zhàn)略考慮，錢學(xué)森高瞻遠(yuǎn)矚地提出了導(dǎo)彈陀螺小型化的課題。張福學(xué)因提出利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)壓電慣性器件的論證而得到上級(jí)的重視，被委任研發(fā)壓電陀螺。那時(shí)，全國數(shù)萬計(jì)的工業(yè)企業(yè)科技精英從祖國各地來到四川、云貴、青海、甘肅等地，開始艱苦卓絕的“大三線”建設(shè)，張福學(xué)也是其中一員。他來到四川永川國防科工委1426所，放下行李即開始工作。大三線建設(shè)的條件非常艱苦，且不說實(shí)驗(yàn)條件，就是糧食也需要自己開荒種田來自足。實(shí)驗(yàn)室在大山環(huán)抱之中，為了把科研工作搞上去，張福學(xué)和伙伴們起早貪黑，廢寢忘食，用土肧自制了土鍛燒爐、土電火花切割器。很快，他們研制出了第一個(gè)壓電陀螺的樣品，可是送到北京測(cè)試卻因質(zhì)量問題被打了回來。科研攻關(guān)哪有如此容易？張福學(xué)和全組同志又一點(diǎn)點(diǎn)查資料、摸索試驗(yàn)，做出了一種應(yīng)用于壓電陀螺的混合集成電路。對(duì)于這個(gè)集成電路，張福學(xué)傾注了很多心血，設(shè)計(jì)得非常嚴(yán)謹(jǐn)。這個(gè)集成電路得到大家的贊譽(yù)，所有人都欣喜地以為要成功了。然而，最后一個(gè)指標(biāo)測(cè)試時(shí)卻出現(xiàn)了異常，測(cè)試熒光屏上展現(xiàn)出一群“奔騰的野馬”，混亂的雜波頓時(shí)淹沒了有規(guī)律的訊號(hào)。這時(shí)一盆盆冷水潑來，有人甚至說，這是壓電陀螺的“不治之癥”。張福學(xué)沒有泄氣，迅速收拾心情研究新的試驗(yàn)方案。為了這次項(xiàng)目攻關(guān)，張福學(xué)經(jīng)常工作到深夜，甚至接連幾個(gè)晝夜不睡覺，睡夢(mèng)中出現(xiàn)的也是屏幕上那一片奔騰的野馬。他這樣拼命工作，身體越來越差，甚至體力不支昏倒在廁所里。當(dāng)他蘇醒過來，所黨委書記關(guān)心地對(duì)他說：“年青人，不要著急，身體還是第一位的！”張福學(xué)嘴里答應(yīng)著，心里還惦記著實(shí)驗(yàn)。隔了幾天，他又昏倒在實(shí)驗(yàn)室里，同志們把他抬到了衛(wèi)生所……歷時(shí)5年，經(jīng)過100余次實(shí)驗(yàn)，張福學(xué)終于找出了壓電陀螺最后一個(gè)指標(biāo)測(cè)試出現(xiàn)異常狀態(tài)的癥結(jié)，治愈了所謂的“不治之癥”。他們勝利地宣布：中國的壓電陀螺誕生！

1974年，壓電陀螺提供給“東風(fēng)4號(hào)”和“東風(fēng)5號(hào)”導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)，結(jié)果證明完全可用。雖然它不屬于高精度陀螺，但其率先在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了陀螺固體化。為此，張福學(xué)等受到國防科工委和中央軍委的嘉獎(jiǎng)。如今，我國東風(fēng)3、4、5、15、21、31號(hào)和巨浪等中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的滾控和遙測(cè)系統(tǒng)，055、遠(yuǎn)望號(hào)等艦船和坦克的穩(wěn)定系統(tǒng)都在使用壓電陀螺。在上述研究成果的基礎(chǔ)上，張福學(xué)主編了《壓電學(xué)》，編著了《壓電晶體陀螺》和《壓電鐵電應(yīng)用》等。《壓電學(xué)》獲1988年全國第四屆優(yōu)秀科技圖書獎(jiǎng)。張福學(xué)推動(dòng)了我國壓電學(xué)的發(fā)展，被譽(yù)為我國壓電學(xué)的主要開拓者。

“氣體擺”理論的創(chuàng)立者

1985年，張福學(xué)調(diào)回北京工作，來到北京信息工程學(xué)院組建傳感技術(shù)研究中心，研究新型慣性器件。這時(shí)他已經(jīng)45歲，發(fā)明創(chuàng)造的最佳年華已過。但張福學(xué)認(rèn)為，年輕人精力充沛，年長人經(jīng)驗(yàn)豐富，一樣可以發(fā)明創(chuàng)造。

一次出差的過程中，張福學(xué)乘坐火車，滿腦子想的是壓電氣流陀螺。鄰座的乘客一路不停地噴云吐霧，他突然發(fā)現(xiàn)，無論吸煙者是躺是站，煙霧總是向上的！他聯(lián)想到了蒸汽。回到實(shí)驗(yàn)室，他在一個(gè)密閉的腔體里進(jìn)行自然氣體浮升力的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他最初的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)密閉腔傾斜時(shí)，在浮升力的驅(qū)動(dòng)下，被加熱的氣體依然垂直向上流動(dòng)。這就是說自然氣體和固體、液體一樣，也具有“擺”的特性。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)和理論論證，張福學(xué)建立了“氣體擺”理論。對(duì)于“氣體擺”理論，同行有不同觀點(diǎn)，有的專家甚至反對(duì)。但是經(jīng)過多次鑒定和評(píng)審，“氣體擺”理論最終還是得到國內(nèi)外認(rèn)可。“氣體擺”理論形成了慣性技術(shù)的一門新學(xué)科分支——氣體擺慣性技術(shù)。此后，這項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金和863計(jì)劃等近千萬元資助。目前，在“氣體擺”理論指導(dǎo)下發(fā)明了一維、二維和全方位氣體擺水平姿態(tài)傳感器，并已在艦船和機(jī)器人的穩(wěn)定系統(tǒng)中應(yīng)用。日本和美國在國際會(huì)議上見到張福學(xué)關(guān)于氣體擺傳感器的報(bào)道后立即仿制，美國1995年亦申請(qǐng)了專利，但內(nèi)容幾乎和張福學(xué)的專利一樣，而時(shí)間晚了3年。

科技工作者的榜樣

傳感器北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的前身就是張福學(xué)在1985年到北京信息工程學(xué)院組建的傳感技術(shù)研究中心。上世紀(jì)80年代，實(shí)驗(yàn)室剛建立時(shí)條件十分有限，場地緊張，張福學(xué)和同事們索性在宿舍搞研究；沒有錢購買實(shí)驗(yàn)設(shè)備，他們就到航空航天部去做試驗(yàn)；為了節(jié)省開支，大家還來到兵器工業(yè)總公司的三線廠去協(xié)作。在電科院主持的“壓電射流速率傳感器”課題論證會(huì)上，有人問張福學(xué)：“國外研制一個(gè)產(chǎn)品需要幾百萬美元，你為什么只要14萬元？”張福學(xué)卻反問：“只要14萬元能辦成的事，我為什么要那么多錢？”。事實(shí)證明，在張福學(xué)的帶領(lǐng)下，大家憑借勤奮刻苦、艱苦創(chuàng)業(yè)，用較少的錢完成了別人要很多錢才能辦的事。

鑒于張福學(xué)在科研方面的成就和貢獻(xiàn)，國家授予他“全國科技先進(jìn)工作者”、“全國勞動(dòng)模范”、“國家級(jí)有突出貢獻(xiàn)專家”等榮譽(yù)稱號(hào)，先后7次到人民大會(huì)堂受獎(jiǎng)。因其學(xué)術(shù)成就突出，對(duì)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)巨大，被錢偉長院士主編的國家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目《20世紀(jì)中國知名科學(xué)家學(xué)術(shù)成就概覽》物理學(xué)卷收錄。回首幾十年的科技工作，張福學(xué)深深體會(huì)到：要做好科技工作，首先要勤奮踏實(shí)。對(duì)待工作，張福學(xué)投入的時(shí)間是常人的2倍甚至3倍。他每天工作10余個(gè)小時(shí)，節(jié)假日和星期天照常工作。他筆耕不輟，專著23部，主編和編著5000多萬字，幾乎都是加班加點(diǎn)完成的。其次要目標(biāo)始終如一。張福學(xué)多次放棄升遷的機(jī)會(huì)，堅(jiān)守在科研第一線50多年，終于成為壓電學(xué)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域的知名專家。第三要有創(chuàng)新意識(shí)，敢于做前人沒有做過的事。張福學(xué)的每項(xiàng)發(fā)明都是從大處著眼、小處著手，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過理論論證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終取得成果。第四要有毅力和堅(jiān)持，不追求短期出成果。張福學(xué)第一項(xiàng)成果經(jīng)歷15年獲國家發(fā)明獎(jiǎng)，第二項(xiàng)成果經(jīng)歷14年獲國家發(fā)明獎(jiǎng)，第三項(xiàng)和第四項(xiàng)成果均經(jīng)歷13年才獲國家發(fā)明獎(jiǎng)。

在科技工作中，張福學(xué)的言行給研究生做出了榜樣，他培養(yǎng)碩士31人，博士18人，其中6人獲優(yōu)秀博士論文，有的被國家教委和國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)評(píng)為“作出突出貢獻(xiàn)的中國博士學(xué)位獲得者”，有的獲評(píng)“跨世紀(jì)優(yōu)秀人才獎(jiǎng)”。他的學(xué)生遍布教育、科研和企業(yè)等領(lǐng)域，其中有全國優(yōu)秀教師、博士生導(dǎo)師、教授、研究員和企業(yè)家。他把每次受獎(jiǎng)看作前進(jìn)路上的一個(gè)新起點(diǎn)，即便是近80歲的高齡，仍堅(jiān)守在科研第一線，努力為科技創(chuàng)新再作新貢獻(xiàn)。