Cahn回忆Hilliard (2012.5.18)

西北材料系每年都有John E. Hilliard symposium，总是先进行一个邀请报告，然后是博士生讲，最后评个讲的最好的博士生。今年有两个邀请报告，上午是John W. Cahn，下午是Harry E. Cook。前者是Hilliard的合作者（对，Cahn-Hilliard方程就是这么来的），后者是Hilliard在西北带的博士生，碰巧我两周前看过Cook四五十年前写的omega相的理论模型的文章。 Cahn有一本选集，里面有比较详细的履历介绍（http://www.tms.org/pubs/Books/PDFs/01-416X/01-416X-0.pdf）。老爷子今年84了。今天亲耳聆听他介绍Hilliard。之前我只知道个大概，今天听了有点感触。没记笔记，就把听的大概记一下吧，细节不免有误。

Hilliard1926年生，是英国利物浦大学博士毕业的，然后在麻省理工（MIT）做博士后，然后被通用电气（GE）收入麾下。Cahn是伯克利博士毕业的，比他早两年到GE。Cahn-Hilliard方程就是在GE做出来的。 Hilliard在英国念的是物理冶金（Physical Metallurgy）。那时候物理冶金不用数学，当然大学里也就不教数学。所以Hilliard的数学是高中水平，他后来的用的数学多是自己从他带的博士生那儿学的，比如Didier de Fontaine（现在伯克利，已经退休）和今天来的Cook。Hilliard被招入GE之前以实验工作出名，隔不久就换一个题目，做得非常有创新性。到GE之后，大概是因为公司兴趣点有变化，不是总有实验工作做，没事干，就试着搞搞简单的理论模型。 对界面的考虑从18xx年Thomas Young开始，到Laplace（Cahn说Young从英国把自己的稿子寄给法国的Laplace发表，后者用自己名字发，居然不说这是Young做出来的），到德国的Becker已经进入20世纪，一直都是sharp interface，明锐界面，非黑即白。GE当然也把这些奉为圭臬。但Cahn和Hilliard他们开始考虑diffuse interface了，界面不是明锐的了，有一个由黑到白的过渡区。当然这个与spinodal分解与密切关系。 Cahn就和Hilliard发了几篇paper。那时候一辈子发十几篇论文就被认为是高产科学家。Hilliard是挺想把自己的工作发出来的。他在MIT做博后的时候拿的是博士生的工资，比起钱他更在乎的是研究氛围。到了GE之后当然工资就高了，也买了车。但后来他到西北之后把车给了一个学生，从那以后就一直没车。paper发了之后当然挺轰动了后来。那个方程以他们命名之后，别人说Cahn-Hilliard他们还不知道指的是他们一起推过的哪一个方程。 Hilliard对应用数学很有爱。当时物理冶金不用数学，定量金相学（比如从金相照片里测量有多少某相）当时被认为是相当高级的工作。不同的人方法也不一样，有的就量面积比，有的省事，随便拉一根直线看这根直线上各相占据的长度，有的更省事，随便点点，然后看有多少点落在这个相多少点落在那个相。最后实际上居然是点点的方法最准确。有个插曲就是当时GE有个别的部门想要测一种多孔塑料里面孔的体积分数，不知道用什么方法测的居然测出170%，于是跑来找物理冶金部门这些人。Cahn讲这事的时候没什么表情，说他们这些人说你知道做这东西的塑料实心的密度，你再测一下这个多孔材料的密度不就算出来有多少孔了么。言归定量金相学，这实际上是一个stereology（体视学，或者叫立体测量学）问题。Hilliard把他爱的各种都教给学生，当然也包括这个问题，但是稿子在他去世后很久直到2003年才出版（John.E. Hilliard and Larry Lawson, "Stereology and Stochastic Geometry"）。 在Cahn和Hilliard在的时期，GE的物理冶金部先后由Turnbull（此人和Seitz合编Solid state physics刊物数十年）和Hollomon（物理冶金老前辈之一）执掌。后来公司不再投钱做基础研究，这些人就各自飞向各种大学，Hilliard就来了西北，从1962年一直干到1987年他去世。 西北的材料系，或者说材料科学研究所，是全世界最早的材料科学系所。开始建的时候只有研究生部，后来才开始招本科生的。Hilliard来之后就带研究生，做题目也是之前他的风格，几年换一个，一直很活跃很有创新性。他和学生制备出了调制结构然后研究相变动力学以验证Cahn-Hilliard方程。他在理论和实验两方面都做的很好。他开始做理论的时候别人就觉得他不行（unqualified），他做得好是因为他一直非常积极地学新东西，一直到他去世。他带的学生也很多很有出息的。他花很多时间和精力在教学生和培养学生上，这一点西北材料系的老人们都知道。David Seidman在Cahn讲完后说1985（86？）年他刚来西北的时候Hilliard已经病了，于是让他教课。他看Hilliard的讲义写的非常的工整仔细，Hilliard又带着他从头到尾详细地过了一遍，推了每个公式，还说Gibbs自己推热力学都没用Gibbs自由能而是用了一个（什么）omega势（说到此众老人点头）。Gibbs遇到spinodal分解就走进了死胡同，Hilliard说“我们就从这儿开始”。 Hilliard是英国人，他认为英语就应该用好。他写文章、写信英语用的很好，Cahn自己说受他影响很受益。Hilliard也非常有绅士风度。但是他似乎“不太容忍愚蠢”。Tiller, Pound和Hirth发文章说Hilliard对spinodal的数学处理错了，Hilliard发文反驳，然后又遭到TPH三人发文反驳。其实是TPH三人是把“Gibbs自由能的梯度”和“化学势的梯度”弄混了，但是Hilliard因此树了敌，可能是他反应比较激烈的缘故吧。Hilliard晚年越来越隐居，并且喝酒很多，但他还是一直拼命（"furiously"）学习到去世。