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起步
今年已經60多歲的張鐘華把人生最美好的年華都貢獻給了我國的計量科技事業，僅“量子化霍爾電阻基準”這一課題的研究就耗費了他十余年的寶貴光陰，而當時開始研究這一課題時，還有一段鮮為人知的故事。
時光飛逝，科技飛躍。20世紀60年代國際科技水平得到了很大的發展，計量科技也要跟上這一發展的腳步，但是當時都是用實物標準作為計量源，這樣的實物標準不很科學，也不很可靠，已經難以滿足科技發展的需求。為了進一步提高電磁計量標準的準確度，到了20世紀60年代以后，各國科學家想出了用十分精確又不會變化的基本物理常數來導出計量標準的量值，這就是20世紀中葉發展起來的新一代的量子計量標準，一些發達國家紛紛開始研究量子標準。量子標準最大的優點是不受限制于某一件具體的實物，而采用一種精密物理實驗的方式。各國都可以從事這種實驗，可以進行比對，實際上是建立了一種較為平等的關系，有利于國際交往和貿易。
更主要的是技術主權的問題。1988年國際計量委員會建議，自1990年1月1日起，在世界范圍內啟用量子化霍爾電阻自然基準代替原來已沿用幾十年的電阻實物基準。建立起量子標準的國家就好比是計量世界里的超級大國，而沒有這個標準，就只能向人家靠攏。比如，當時國際計量局明確規定，如果哪個國家建立起了量子標準，就可以自行溯源，而不必頗費周折地再到國際計量局溯源；如果沒有量子標準可到相鄰的國家去溯源，而中國就要到日本去溯源。這讓張鐘華這些中國的科學家在感情上很難接受。
張鐘華永遠也不會忘記，1980年在德國召開的國際計量大會上，當德國的馮克里青教授首次發表了“量子化霍爾效應”時，這一重大發現引起了極大的轟動，在場的各國科學家們興奮不已，英國的科學家說：“我要跑步回去研究，我們一定要搶先出成果�！币欢ㄒ碛凶灾髦R產權的量子計量標準，中國也要在國際計量科技領域占一席之地，當時作為出席會議的中國專家的張鐘華就下定了決心，他和同事們付出了整整12年的艱苦努力，其中的坎坷與艱辛只有他們自己知曉。
回到中國，張鐘華迫不及待地將這一計量領域的重大發現及建立我國量子霍爾電阻標準的重要性向有關部門作了匯報。然而，當時我國的計量事業急需快速發展，國力和計量研究能力還不具備進行量子標準研究的條件。張鐘華在焦急之余只能先從理論上進行準備，他證明了“任意形狀的量子化霍爾電阻樣品也能得到準確的結果”，在國際上引起了注意。但是因為這一理論缺乏實驗數據，國際有關權威刊物未予發表。然而機遇總是光顧那些有準備之人，1983年，國家科委和計量院在經費非常緊張的情況下，為他買了實驗用的關鍵設備———超導磁體。經過5年多的研究，建立起了我國的“超導強磁場標準”，解決了一些國際上沒有解決的難題，被評為當年國際上的重大科研成果之一。這個達到國際先進水平的獨立自主的標準，為研究量子化霍爾電阻標準打下了良好的基礎。
1987年，我國一批老科學家聯名向國務院反映，請求加大科研領域的投入，在這個大背景下，張鐘華期待了7年之久的“量子化霍爾電阻基準”終于被列入研究項目，可以進行了。助跑
苦盼多年，終有結果。量子霍爾電阻基準項目終于從起步進入助跑階段了。然而，研究的過程卻異常艱難，遇到了許多意想不到的困難，首先是經費嚴重不足，這個項目每進行一次實驗，僅液氦一項就要花費人民幣兩萬元左右，還不包括其他費用，而當時申請到的實驗經費不過是杯水車薪。張鐘華和課題組的同事們常常通宵達旦地研究，而更為困難的則是研究人員嚴重短缺，開始時課題組有七八個人，到80年代末調走的調走、出國的出國，課題組成員僅剩張鐘華與另外一個同事兩個人。
這一項目的研究注定要充滿坎坷，到了1992年，因經費等原因，“量子化霍爾電阻基準”研究不得不暫時中斷。項目研究的腳步雖然暫時停止了，但張鐘華心中的愿望并沒有熄滅，他將目光投向國外尋找新的機遇。1993年，他告別祖國只身來到了計量科技發達的德國，目的只有一個，學習人家的先進經驗，建立中國的量子化電子基準。他全身心地投入到學習和研究中，無數個休息日，整個德國計量研究實驗院里只有他一個人專注的身影。久而久之，德國物理技術研究院的警衛都知道，那個中國人不休息，又來工作了。
張鐘華不是不需要休息，而是實在舍不得耽誤時間，他要在有限的訪問時間里，利用德國先進的實驗設備，盡快研究出成果，為建立中國量子化電阻基準打下良好的基礎。在德國實驗室里，比黃金還要昂貴的液氦可以隨便使用，僅這一項就為中國省下數十萬元的經費。在德國只重成果，不計成本的實驗環境中，為張鐘華的研究提供了難得的條件，他哪能不分秒必爭呢。在德國的幾年里，他感受最深的就是時間不夠用，真恨不能拽住飛逝的時光。
1995年，張鐘華回到了中國，而他帶回來的不僅是先進國家的研究經驗，更有他獨立研究的一些有關量子化霍爾電阻基準方面的階段性成果，
這時，一個機遇悄然而至，潘必卿這位一直在我國計量戰線工作的專家型領導到中國計量科學研究院走馬上任當院長。他態度堅決地對張鐘華說：“量子化霍爾電阻基準必須搞上去，沒有錢，我用院長經費支持你！”有了領導的支持，張鐘華的研究熱情又激發出來了。后來，經過多方努力又爭取到了世行貸款及科技部重點研究項目資金，停止多年的我國量子化霍爾電阻基準項目又重新上馬了。
然而，天有不測風云。正當張鐘華以百倍的熱情投入到這一項目的研究中去的時候，病魔這個不速之客又來纏身，本來一向身體不很強壯的他被查出患上了嚴重的腎病。得知這一消息后，院領導焦急萬分，當時的國家技術監督局領導更是非常重視，立即把張鐘華送到了我國醫療條件最好的醫院救治。局領導對醫生說：“這可是國家級專家，一定要用最好的藥，不惜任何代價治好他的病�！倍砘贾夭�，躺在病床上的張鐘華想的最多的還是已經進入關鍵性研究階段的課題。他心里急得火燒火燎，一遍一遍在心里暗下決心，一定要把課題搞完。
身體還在恢復階段，張鐘華又一頭扎進了實驗室，2000年研究有了突破性進展。別的國家在建立量子化霍爾電阻標準，提高信號強度以改善準確度時，系統進入不穩定狀態，無法正常工作。張鐘華他們在研究過程中也遇到了這樣的問題，經過無數次的實驗和理論分析，終于發現了造成系統不穩定的真正原因，采取有效措施，有效信號得以大幅度提升。日本的同行曾帶著3個電阻來到中國，先用他們國家的基準測試，又用中國的基準測試，結果中國的準確度更高，在事實面前他們不得不承認，中國電子基準研究的步伐已經快步如飛了。飛躍
10年時光，漫長而又短暫。我國量子電阻計量基準研究取得了重大成果。9月13日，具有我國自主知識產權的量子化霍爾電阻基準通過專家鑒定。這標志著我國量子計量科學研究在這一領域達到了世界領先水平。
量子計量基準是國際計量基標準研究的方向。按照國際計量組織的建議，沒有建立量子計量基準的國家，相應量值可向其他具有量子基準的國家溯源。目前建立了該項量子基準的國家只有少數幾個發達國家。張鐘華感到特別欣慰的是，我國量子電阻基準的建立，為維護我國技術主權和科學研究的獨立性，以及國家經濟安全和國防建設具有重要意義。
9月13日的鑒定會上，氣氛熱烈，張鐘華像一個虔誠的學生，詳細地宣讀了課題組的研究報告，期待著盼望已久的鑒定結果。
令人興奮的是，專家們一致認為，這一成果在國際量子研究領域實現了飛躍。首先是在國際上首次從理論上證明了量子化霍爾電阻數值與器件的形狀無關，為證實量子化霍爾效應的普適性做出了貢獻。其次，自行研制的量子化霍爾器件突破了國外技術封鎖，為課題提供了核心器件。另外，自主研究的高匝比超導電流比較儀，大大超過了國際同類裝置水平。這三項主要創新具有我國自主的知識產權。該項研究成果數據可靠，不確定度為國際同類基準之首（10－10量級）。
“這項成果是以中國計量科學研究院張鐘華院士為首的科研團隊經過10多年的努力取得的。建成的量子化霍爾電阻基準，準確度比傳統的標準電阻提高了1000多倍，達到了國際領先水平。”當鑒定委員會主任委員發表上述評價時，贏得了全場熱烈的掌聲，這掌聲是肯定，是鼓勵，更是由衷的贊賞！
在掌聲面前，張鐘華和他的同事們內心更多的是感激。國家拿出上百萬資金立項、各部門鼎立相助、計量院幾任領導的全力支持，課題組同仁團結一心、通力合作……這一幕幕往事，使張鐘華心潮澎湃。
在掌聲面前，張鐘華內心更多的還有感慨。建立量子化霍爾電阻標準難度極高，準確度比傳統的標準電阻高了1000多倍（誤差為十億分之幾），至今只有美、英、德等一些最先進的國家建立了此種標準，意大利、澳大利亞、韓國等一些工業相當發達的國家經多年奮戰還未能建立起量子化霍爾電阻標準，而中國則后來者居上，不僅建立起了先進的量子電阻基準，而且躍居國際領先地位。
中國在國際計量領域的成就令世界刮目相看，國際地位提高了，作為一名中國的專家，他內心真正升騰起的是榮譽感。簡 歷
張鐘華，精密電磁測量專家，中國工程院院士，長期從事電磁計量基、標準的研究。
上個世紀70年代擔任國家“計算電容基準”主體研制工作，提出“變動邊界微擾法”，解決了電極幾何形狀誤差的計算問題。
1983年起負責“建立超導強磁場標準”課題，成果達到國際先進水平。
1987年起負責“量子化霍爾電阻基準”課題，在國際上首次解決了任意截面形狀的霍爾樣品中的電磁場計算法。
1994年用我國的計算電容測定了量子化霍爾電阻的國際單位制量值。
1995年當選為中國工程學院院士。曾發表《變動邊界微擾法及其對精密電容器誤差計算的應用》、《液氦溫度下的核磁共振強磁均測量儀》和《ＮＩＭ用計算電容測定的量子化霍爾電阻的ＳＩ值》、《等相移網絡的最優化計算法》等論文20多篇。人評人
唐統一（清華大學教授、項目專家鑒定委員會主任委員）：張鐘華在國際上首次從理論上證明了量子化霍爾電阻量值與器件的形狀無關，證明了量子化霍爾效應對器件形狀的普適性。
他提出應用導電材料制作檢測線圈骨架，形成自然的渦流濾波器，提高了測量系統的穩定性。
他的研究闡明了安裝低溫電流比較儀的杜瓦瓶中氦氣氣壓的波動是引起測量結果分散性的主要原因之一。針對此問題提出和采取了一系列的氣壓平衡措施，并獨創了一種氦氣氣壓過濾器，把氦氣氣壓波動而造成的分散性減小了一個數量級。
該儀器克服了低溫電流比較儀的比例繞組匝數增加時會產生電流跳躍的難題，把匝數從國外的2065／16增加到16133／125，信噪比因而提高了近一個數量級。增加比例繞組匝數后，可選擇更接近理想的比例值，比國外所用的比例值的誤差減小了幾十倍。
最重要的是用獨到的整體較驗方式證實課題組的低溫電流比較儀的不確定度為10－10量級。邵海明（中國計量科學研究院電磁處副處長）：
張鐘華是一位令人敬佩的科學家，他對科研工作一絲不茍，精益求精，敬業精神堪稱計量工作者的楷模。他在電磁計量領域辛勤工作了一輩子，憑著驚人的毅力，克服重重困難，在計算電容、超導強磁場、量子化霍爾電阻、超導電流比較儀等方面取得了重大科研成果。特別是在常人安度晚年的年齡，他還在科研攻關的第一線，帶領課題組繼續攻克交流電阻等技術難關。
在40多年的科研工作中，他不僅個人成果累累，還培養了許多電磁計量的高級人才。特別是在近些年的科研工作中，他注重對年輕人的鍛煉，充分發揮他們的知識和特長，并悉心指導他們的研究方向，培養了多名科研骨干及研究生，科研工作中，他德高望重，學術中卻非常民主，耐心聽取年輕人的見解，并吸納他們的意見，為與他一起工作的人創造了自由暢想、輕松自在的空間。
作者：盧敬叁 本報記者 王婭莉
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