2016年4月27日，微風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實驗室。在這個占地面積不是很大卻整潔而有序的實驗室里，每個人都忙碌著。因為明天，北京市市長王安順一行即將蒞臨北京信息科技大學調研，首站即參觀這個重點實驗室。此時，大家心里不約而同想起一位老人——我國壓電學的主要開拓者、全國勞動模范、傳感器北京市重點實驗室主任張福學老先生，如果不是臥病在床，這里怎能沒有他蹣跚而又堅定的步履？

大山里走出的放牛娃

凌晨，星光柔和地灑在云貴高原上，幾個十來歲的孩子背著破舊的書包，沿著崎嶇的山路結伴而行，他們每人提著一根防狼棍……這是張福學幼時上學路上的情景。

張福學1939年出生于云南省宣威縣紅橋鎮老鴉村一個貧困家庭，戰亂歲月他本沒機會讀書，但母親還是咬牙把幼小的他送入了學堂。張福學的啟蒙學校是鄰村廢棄的寺廟改建的小學，四個年級共用一個教室。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的學習。通常一年級老師不講課時，他就安靜地聽高年級的課程。憑借勤奮聰穎，張福學三年級便跳級考取縣城最好的高小。高小畢業后，家中再沒錢讓他上學堂，因此張福學不得不輟學當放牛娃。牛兒吃草的時候，他就躺在草地上，望著變幻莫測的白云，想著在學堂讀書的日子。這樣大約過了半年，1951年夏天，云南剛剛解放。一次趕集時，路過書攤，張福學不自覺地放下扁擔入翻看起書來，意外地看到了宣威中學正在招生的廣告，這是縣城最好的中學，并且還有助學金！欣喜若狂的他顧不得趕集，便直接跑去報名，最終以優秀成績考取。復學的張福學更加刻苦努力，1954年考入曲靖專區最好的中學——曲靖中學，1958年考入云南大學……放牛娃走出了老鴉村！

1961年大學畢業后，張福學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。

壓電學的主要開拓者

放牛時和小伙伴用鞭子抽著玩的陀螺，張福學沒想到自己會為它貢獻畢生精力。

1970年，出于戰略考慮，錢學森高瞻遠矚地提出了導彈陀螺小型化的課題。張福學因提出利用壓電效應實現壓電慣性器件的論證而得到上級的重視，被委任研發壓電陀螺。那時，全國數萬計的工業企業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，張福學也是其中一員。他來到四川永川國防科工委1426所，放下行李即開始工作。大三線建設的條件非常艱苦，且不說實驗條件，就是糧食也需要自己開荒種田來自足。實驗室在大山環抱之中，為了把科研工作搞上去，張福學和伙伴們起早貪黑，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壓電陀螺的樣品，可是送到北京測試卻因質量問題被打了回來。科研攻關哪有如此容易？張福學和全組同志又一點點查資料、摸索試驗，做出了一種應用于壓電陀螺的混合集成電路。對于這個集成電路，張福學傾注了很多心血，設計得非常嚴謹。這個集成電路得到大家的贊譽，所有人都欣喜地以為要成功了。然而，最后一個指標測試時卻出現了異常，測試熒光屏上展現出一群“奔騰的野馬”，混亂的雜波頓時淹沒了有規律的訊號。這時一盆盆冷水潑來，有人甚至說，這是壓電陀螺的“不治之癥”。張福學沒有泄氣，迅速收拾心情研究新的試驗方案。為了這次項目攻關，張福學經常工作到深夜，甚至接連幾個晝夜不睡覺，睡夢中出現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。當他蘇醒過來，所黨委書記關心地對他說：“年青人，不要著急，身體還是第一位的！”張福學嘴里答應著，心里還惦記著實驗。隔了幾天，他又昏倒在實驗室里，同志們把他抬到了衛生所……歷時5年，經過100余次實驗，張福學終于找出了壓電陀螺最后一個指標測試出現異常狀態的癥結，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4號”和“東風5號”導彈發射試驗，結果證明完全可用。雖然它不屬于高精度陀螺，但其率先在國內實現了陀螺固體化。為此，張福學等受到國防科工委和中央軍委的嘉獎。如今，我國東風3、4、5、15、21、31號和巨浪等中遠程導彈的滾控和遙測系統，055、遠望號等艦船和坦克的穩定系統都在使用壓電陀螺。在上述研究成果的基礎上，張福學主編了《壓電學》，編著了《壓電晶體陀螺》和《壓電鐵電應用》等。《壓電學》獲1988年全國第四屆優秀科技圖書獎。張福學推動了我國壓電學的發展，被譽為我國壓電學的主要開拓者。

“氣體擺”理論的創立者

1985年，張福學調回北京工作，來到北京信息工程學院組建傳感技術研究中心，研究新型慣性器件。這時他已經45歲，發明創造的最佳年華已過。但張福學認為，年輕人精力充沛，年長人經驗豐富，一樣可以發明創造。

一次出差的過程中，張福學乘坐火車，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，他突然發現，無論吸煙者是躺是站，煙霧總是向上的！他聯想到了蒸汽。回到實驗室，他在一個密閉的腔體里進行自然氣體浮升力的實驗。實驗證實了他最初的發現：當密閉腔傾斜時，在浮升力的驅動下，被加熱的氣體依然垂直向上流動。這就是說自然氣體和固體、液體一樣，也具有“擺”的特性。經大量實驗和理論論證，張福學建立了“氣體擺”理論。對于“氣體擺”理論，同行有不同觀點，有的專家甚至反對。但是經過多次鑒定和評審，“氣體擺”理論最終還是得到國內外認可。“氣體擺”理論形成了慣性技術的一門新學科分支——氣體擺慣性技術。此后，這項研究得到國家自然科學基金和863計劃等近千萬元資助。目前，在“氣體擺”理論指導下發明了一維、二維和全方位氣體擺水平姿態傳感器，并已在艦船和機器人的穩定系統中應用。日本和美國在國際會議上見到張福學關于氣體擺傳感器的報道后立即仿制，美國1995年亦申請了專利，但內容幾乎和張福學的專利一樣，而時間晚了3年。

科技工作者的榜樣

傳感器北京市重點實驗室的前身就是張福學在1985年到北京信息工程學院組建的傳感技術研究中心。上世紀80年代，實驗室剛建立時條件十分有限，場地緊張，張福學和同事們索性在宿舍搞研究；沒有錢購買實驗設備，他們就到航空航天部去做試驗；為了節省開支，大家還來到兵器工業總公司的三線廠去協作。在電科院主持的“壓電射流速率傳感器”課題論證會上，有人問張福學：“國外研制一個產品需要幾百萬美元，你為什么只要14萬元？”張福學卻反問：“只要14萬元能辦成的事，我為什么要那么多錢？”。事實證明，在張福學的帶領下，大家憑借勤奮刻苦、艱苦創業，用較少的錢完成了別人要很多錢才能辦的事。

鑒于張福學在科研方面的成就和貢獻，國家授予他“全國科技先進工作者”、“全國勞動模范”、“國家級有突出貢獻專家”等榮譽稱號，先后7次到人民大會堂受獎。因其學術成就突出，對科技進步貢獻巨大，被錢偉長院士主編的國家重點圖書出版規劃項目《20世紀中國知名科學家學術成就概覽》物理學卷收錄。回首幾十年的科技工作，張福學深深體會到：要做好科技工作，首先要勤奮踏實。對待工作，張福學投入的時間是常人的2倍甚至3倍。他每天工作10余個小時，節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，幾乎都是加班加點完成的。其次要目標始終如一。張福學多次放棄升遷的機會，堅守在科研第一線50多年，終于成為壓電學和傳感器技術領域的知名專家。第三要有創新意識，敢于做前人沒有做過的事。張福學的每項發明都是從大處著眼、小處著手，在大量實驗的基礎上，經過理論論證和實驗驗證，最終取得成果。第四要有毅力和堅持，不追求短期出成果。張福學第一項成果經歷15年獲國家發明獎，第二項成果經歷14年獲國家發明獎，第三項和第四項成果均經歷13年才獲國家發明獎。

在科技工作中，張福學的言行給研究生做出了榜樣，他培養碩士31人，博士18人，其中6人獲優秀博士論文，有的被國家教委和國務院學位委員會評為“作出突出貢獻的中國博士學位獲得者”，有的獲評“跨世紀優秀人才獎”。他的學生遍布教育、科研和企業等領域，其中有全國優秀教師、博士生導師、教授、研究員和企業家。他把每次受獎看作前進路上的一個新起點，即便是近80歲的高齡，仍堅守在科研第一線，努力為科技創新再作新貢獻。