王大珩（1915-2011）
导读：
1992 年10 月，“庆祝王大珩教授从事科研活动五十五周年座谈会”在北京举行，并出版了学术论文集。拿起这本论文集，时年77岁的王大珩不禁掩卷沉思：论文集仅收录了他的5 篇学术论文，全部是他早年留学英国期间完成的。
为了开创和领导中国的光学乃至科学事业，王大珩无暇从事具体的科学研究。他是否常常怀念在英国投身光学研究的岁月？
对于王大珩来说，选择光学作为专业有诸多理由。他的父亲王应伟是一位天文与气象学家。在早年北京和青岛的求学岁月里，王大珩常常跟随父亲进行天文与气象观测，亲身感受到当时仪器设备的不完善与精度不足。这种经历让他深知精密仪器对于科学研究的重要性，也为他日后投身光学领域埋下了伏笔。
20世纪30年代，清华大学的吴有训等人正致力于通过实验推动中国科学的独立与自主发展。在这样的学术氛围中，王大珩接受了扎实的理论与实验物理教育，并在毕业论文中选择了光学作为研究方向。
1936年夏清华大学物理系毕业生合影（前排左起：王大珩、戴中扆（黄葳）、许孝慰、何泽慧、郁钟正（于光远）；后排左起：钱三强、杨镇邦、陈亚伦、杨龙生、谢毓章）
1938年春，受战争影响，王大珩被派到汉口从事炮兵技术试验工作。此时，吴有训南下途经汉口，建议他参加庚款留英考试。庚款留英考试源于英国退还庚款利息的15%，用于选拔赴英留学生。考试竞争激烈，录取率不足10%，确保了录取人员的高质量。当时，物理方面仅设理论物理和应用光学两个专业名额。吴有训希望王大珩报考应用光学，最终他成功考取。
1938年9月，王大珩得知被录取后，已来不及返乡与家人告别，立即前往香港与同届留英学生会合。17日，在香港等待转道前往昆明大后方的吴有训也特地赶到码头，为这批留英学生送行：“你们好好学习去吧！待你们学成归来，抗战届时终了，你们能更好地为祖国效劳。”
20世纪50年代与中科院领导合影（左起：钱三强、恽子强、王大珩、竺可桢、吴有训、丁瓒）
经过二十几天的海上颠簸，他们终于抵达法国马赛，再经巴黎抵达伦敦。根据中英庚款董事会章程，学生可根据专业自由选择学校。王大珩选择了帝国理工学院物理系，师从光学专家马丁（L.C. Martin）。当时，帝国理工学院物理系的名义教授是小汤姆孙（Sir George P. Thomson），电子发现者汤姆孙(J. J. Thomson)的独子。他因发现电子衍射现象获得1937年诺贝尔物理学奖。小汤姆逊于1940 年担任了莫德委员会(MAUD Committee)主席，这个委员会对启动英、美原子弹研制起到过关键作用。这一事件或许对王大珩日后成长为战略科学家或许有些启发。
乔治·佩吉特·汤姆森（George Paget Thomson，1892-1975）
克服了伦敦的潮湿气候和单调饮食，王大珩开始了异国求学的日子。秉承节俭的生活习惯，他租住在一个只有8 平方米的顶层阁楼里，一床、一桌、一椅等少量家具和四处堆放的书籍便是他的全部家当。令王大珩满意的是，不仅房租便宜，而且离实验室只有5分钟的路程，他可以把全部的时间都用在研究工作上。
帝国理工学院的光学研究历史悠久，其起源可追溯至第一次世界大战期间。当时，英国光学工业薄弱，依赖从德国进口光学器件。为摆脱这种局面，1917年，伦敦高等教育委员会在帝国理工学院设立了光学设计系，任命熟悉军需光学装置的切舍（F.J. Cheshire）为系主任，马丁则担任讲师。1919年，该系开设了英国最早的技术光学课程，对国际光学领域产生了深远影响。然而，由于战后经济状况的限制，光学设计系招生情况不佳，1926年本科教学被迫停止。此后，光学设计系改名为技术光学系，并于1931年并入物理系研究生部，成为技术光学组。马丁教授凭借其在光学仪器领域的深厚知识和经验，成为该组的主管。
王大珩在帝国理工学院的研究方向是光学设计，特别是光学系统中的像差校正问题。
他的研究重点是透镜的球差（球面像差），这是光学系统中最基本的像差之一。
球差的存在导致光线通过透镜时无法聚焦于同一点，从而影响成像质量。
王大珩通过优化理论，提出了一种简化计算的方法，用于确定包含球差的光学系统的最佳焦点位置。
他的研究不仅考虑了初级球差，还深入探讨了二级和三级球差的影响，这在当时的光学研究中具有开创性。
球面像差
1940年，王大珩完成了他的硕士论文，并将其核心内容整理为论文《在有球差存在下的最佳焦点》，在导师的推荐下发表于《伦敦物理学会会刊》。论文中，他首次提出用低级球差平衡残余的高级球差，并通过适当离焦来优化成像质量的理论。他还通过近似公式计算得出，初级、二级和三级球差允许的范围分别不应超过1、4和15个波长（λ）。
王大珩的这篇初露锋芒之作，是当时国际上象差校正最佳研究方案中一项具有开创性的工作，至今仍被国内外有关著作引用，广泛应用于大孔径小像差光学系统的设计中。例如，日本光学家小仓磐夫在其专著《现代照相机和照相物镜技术》中专门引用了王大珩的论文——三级球差和波动光学的最佳象面：摘自中国光学学会理事长王大珩先生青年时代的论文”——并对其清晰的物理概念和明确的结论表示高度赞赏。小仓磐夫提到，尽管论文中仅使用了初等数学知识，，但其清晰的物理概念和明确的结论，令人印象深刻。
王大珩在帝国理工学院完成光学设计的学习后，于1941年前往谢菲尔德大学，师从著名的玻璃学家特纳（W.E.S. Turner），攻读玻璃制造技术的博士学位。尽管他不久便中断学业进入昌司玻璃公司，但与特纳教授间的合作研究仍持续了数年。
他的研究领域从光学设计转向光学玻璃制造并非偶然。光学玻璃是光学仪器的核心材料，其制造技术，“由于军事上的需要，一直被各国视为要害技术，竞相强化，竭尽保密之能事”而特纳教授是英国玻璃工业与教育界的开创性人物，他所在的谢菲尔德大学玻璃技术系在国际上享有盛誉。
谢菲尔德大学的玻璃技术系成立于1915年，是英国第一个以玻璃制造为研究和教学对象的大学机构。它的诞生与第一次世界大战密切相关。当时，英国的光学玻璃主要依赖进口，战争爆发后，进口渠道被切断，光学玻璃的供应变得极为紧张。为了满足军事需求，谢菲尔德大学成立了玻璃制造系，特纳教授被任命为系主任。
1916 年，他成立玻璃技术学会，邀集同行，制定研究纲领，组织教学会议，收集文献资料，发行学术期刊。在漫长的学术生涯中，特纳教授遍访各地参观交流，解决工业生产中的实际问题。随着玻璃技术系的规模不断增加，该系的影响也越来越大，直至闻名整个英国。到20 世纪30 年代，玻璃技术系和玻璃技术学会在特纳的统一领导下，其学术研究、应用和交流功能得到充分发展，吸引了包括中国和日本在内来自世界各国的学者。1950 年，特纳教授当选国际光学委员会首任主席。
