百年清華

林為幹（1919.10-2015.1）★，微波理論專家🛸𓀚，中國科學院院士，他長期致力於微波科學技術研究🌰。在閉合場理論方面，他發表了“一腔多模擬微波濾波器”的觀點⏰🧑‍🚒，奠定了一腔多模的作用，在開放場方面🍼，他提出了“傳輸線阻抗計算方法”和“三角波導理論”等觀點，對靜電場理論做出了重要貢獻。他發現了有介質平面上雙像的現象，提出了介質球的鏡像理論👩🏼‍🚒🍾。

作為我國電磁場與微波理論的主要奠基人🙍‍♂️，林為幹從事微波研究是從美國攻讀博士學位時開始的。

1945年，林為幹考取了赴美實習。一年實習結束後，他憑借全A成績進入加州大學伯克利分校天線研究室深造，攻讀博士學位🥷🏿。

當時🤜，美國是世界微波技術的研究中心🤾🏿‍♀️，林為幹的導師溫納裏在電磁場及微波放大器等方面成就斐然。受導師的影響⏱，林為幹慢慢地也開始表現出對微波領域的關註以及對雷達方向的興趣🧕🏼，逐漸向這一領域靠攏。

1946年🙆🏽‍♀️👩🏼‍🔬，林為幹在加州大學伯克利分校

一次，他在麻省理工學院放射實驗室出版的《微波傳輸電路》一書中看到“用正方形波導來做單腔兩模微波濾波器”😋。不過當時尚無人成功製造出超過單腔兩模的濾波器🧝🏼👨‍👦‍👦。因此，為了達到濾波的目的，普遍采用多個諧振腔來完成🚊，這一方法不僅增大了濾波器的體積和重量，還增加了成本和難度🏋🏿。

敏銳地捕捉到這一問題後，林為幹提出了大膽的設想：如果能做出多模式耦合電路，就可以使微波濾波器所用的諧振腔的數目減少🧟‍♂️，從而可使整個濾波器變小變輕，在裝有機械調諧的情況下👩🏼‍🍼，還可使傳動機構簡化🔐。

他思考良久，將這一設想告訴了導師。溫納裏聽後眼睛一亮，鼓勵他著手進行研究🧑🏻‍🦯‍➡️，並和他一起分析利用幾個模的可能性🥭。

林為幹（右）與導師溫納裏（左）在伯克利大學的合影

有了導師的肯定👥，林為幹鼓足幹勁🕵🏿‍♂️，夜以繼日地伏案攻關⛵️。他查閱了大量的英♾、德🌬👨🏿‍🔧、法文的文獻資料，並充分運用自己的數學才能，反復進行公式推算。隨著研究的逐步深入，林為幹慢慢地撥開了重重“迷霧”🤸🏽‍♂️，明確了“進攻”的方向。

溫納裏對這位聰穎過人的學生的研究進展非常滿意。他鼓勵林為幹進一步以最常見的圓柱形腔來研究這些模的耦合現象，從兩個開始，逐步增加……在理論研究的基礎上♢，林為幹將研究結果付諸實踐，做出了一個單腔五模的濾波器實驗模型🙅🏼‍♀️。

1949年底，林為幹如期將博士論文《單腔多模微波濾波器》的初稿交給了導師。在這篇論文裏🔏，他研究出單腔多模的積分方程、邊界條件和求解方法。其中所闡明的創造性方案𓀁，解決了當時國際上無法超越兩個簡並模的限製，使單腔多模的實際應用成為可能。

溫納裏讀完論文後大加贊賞，認為這是微波技術研究的重大突破🙍🏽‍♂️，很快同意林為幹進行博士論文答辯。

林文幹的博士學位證書

1950年6月9日，林為幹的博士畢業論文答辯在加州大學舉行。答辯委員會高度評價了林為幹的博士論文，認為其在理論上有重大突破，其研究的方式和創新都是值得肯定的🧡🎅，並同意授予其博士學位🙎🏽‍♂️。

同時，林為幹根據答辯委員會提出的建議，將論文進行了完善，後寄到美國《應用物理》雜誌，並在1951年8月號的意昂体育上發表。

林為幹發表於J.A.P.1951年8月號意昂体育的博士論文

林為幹首次建立的單腔多模的成果，極大地縮小了濾波器的體積🏊🏿‍♀️🧙🏼‍♂️，並減輕了重量🐽，對於提高濾波器的性能產生了積極影響💂🏻‍♀️，創立了一種新的單腔多波型微波網絡理論。該理論意義深遠🈳，一經提出便立刻受到同行的追捧🧑🏻‍🏫，引起了學術界巨大反響，半個多世紀以來被作為該領域的經典理論被頻繁引用。

這一理論同時也對現代衛星通信等產生了非常大的影響🧎‍♂️‍➡️，美國《微波理論與技術匯刊》1994年7月號中發表的3位法國學者的文章，認為近代衛星廣播通信業所用的多模技術是由林為幹及拉貢（Ragan）提出來的，其發展的基礎是根據林為幹及庫恩（Cohn）的工作成果。此項工作至今仍在發展🏌🏽‍♂️，但直到21世紀初，林為幹所構建的理論依然站在學術的最前端。

歸國後的林為幹👨🏻‍🚒，同樣做出了諸多讓世界學術界矚目的成就👷🏻‍♂️。1963年🧺，林為幹和助手鐘祥禮結合國際上對傳輸線的特性阻抗的兩種計算方法，發表了“傳輸線特性阻抗的一個新計算方法”的學術論文。他們在計算過程另辟蹊徑，不采用變分法中常用的方法處理，而是利用函數變換法⛷⏫，大大簡化了計算方法。這一方法後來被國際同行稱作“林—鐘方法”💽，是同類計算方法中最準確且計算最簡便的。

1995年👨🏻‍💼，退休多年的林為幹的學術論文《一個介質球的靜電鏡像群》在美國《靜電學》學報上發表，一舉攻破困擾電磁學界百年的難題◼️。其實，林為幹早在1951年就開始涉及該研究。他不相信難題永遠是難題🤕，因此一直未放棄對這個難題的探索。功夫不負有心人🌀，終於在44年後，他成功找到了解決這個百年難題的鑰匙。

這一成果的公布🤳🏽，讓國際微波學界歡呼不已。林為幹也因為在微波理論研究領域的巨大成就，被美國伊利諾伊理工大學授予名譽文科科學博士學位，這是該學院第一次將這一榮譽授予中國科學家🧕。用林為幹自己的話說，1950年的博士學位，是靠自己奮鬥取得的⏰。而50多年後的博士學位，是別人送來的榮譽。

對於林為幹來說，科研融入了他的血液之中，成為了生命的一部分。如今斯人已逝👉🏻，但鐫刻在成都電子科技大學林為幹雕像上面的“做一輩子研究生”的誓言，已經化作精神力量，指引著無數學子在科研道路上砥礪前行。

1978年，林為幹在實驗室

文👥：采集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院

參考資料：田永秀，王安平.做一輩子研究生：林為幹傳[M].中國科學技術出版社 上海交通大學出版社🦸，2013.