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吴有训:他曾与诺贝尔物理学奖擦肩而过

2018-03-12  本文已影响56人  林海青蛙

1988年4月28日,中国人民邮政发行了J149“中国现代科学家”邮票,一组4枚,其中第3枚为著名物理学家吴有训,这是中国物理学家第一次出现在“国家名片”当中,表明了吴有训在中国物理学界的宗师地位。

国家名片上的吴有训

吴有训是中国著名的物理学和教育家,与胡刚复、叶企孙、饶毓泰并称中国现代物理学界“四大元老”,是中国近代物理学的先驱者和奠基人之一。

吴有训(1897—1977)字正之,江西高安人。1897年4月26日出生于江西高安荷岭石溪,父亲吴起辅帮人做生意,母亲勤俭持家,母亲的言传身教对吴有训的一生都产生了极大的影响。

吴有训5岁时入读由堂叔创办的私塾读书,7岁时入读高安县一所小学读书,1912年考入刚刚由江西瑞州府中学堂更名为瑞州中学读书,中学期间转学至省城南昌心远中学读书,心远中学是一所著名的学校,当时与天津的南开中学和湖南的明德中学齐名,是民国时期享誉海内外的三大名校。

1916年7月,吴有训从南昌心远中学毕业,同年考入南京高等师范学校理化部。南京高等师范学校,历史上习惯称之为“南京高师”,与北京高师、武昌高师、广州高师并列,是中国最早成立的四大国立高等师范学校。

投考师范学校是当时家境贫寒子弟的首选,因为师范学校一般不收学费,就读于师范学校,可以大大减轻家里的经济负担,当时南京高师的学制是四年,预科一年,本科三年。

1918年秋,从美国哈佛大学获得物理学博士学位的胡刚复回国,应时任南京高等师范学校代理校长郭秉文之邀,担任南京高等师范学校理化部教授,胡刚复与郭秉文是老相识,他们曾在美国共同创办了“中国科学社”。

胡刚复到校任教时,只有他一名教授,授课和实验全都由他一人担任,他的家安在上海,他还在上海大同大学兼课,因此经常往来于宁沪之间,颇为辛苦,胡刚复在南京高师创办了中国第一个现代物理实验室,物理学是以实验为基础的科学,胡刚复可谓是把现代物理学引入中国的第一人。

吴有训有幸成为胡刚复的学生,在老师胡刚复的影响、指导和帮助下,吴有训接触到了与X射线相关的一些基本知识,并由此入门,逐渐培养起他对X射线研究的浓厚兴趣。

南京高师是一所崇尚科学,讲究务实的高等学府,当年与北京大学齐名,素有“南高北大”之称,吴有训在南高师四年,养成了一种不喜空谈、崇尚实干的科学精神。

1920年6月,吴有训从南京高等师范学校毕业,回到南昌心远中学担任理化教员,1921年,吴有训参加了江西省赴美官费留学生考试,并以优异成绩考取。

1921年秋,吴有训从上海乘邮轮远赴美国留学,进入芝加哥大学物理系,师从仅年长自己5岁的导师康普顿教授进行现代物理学的研究,尤其是对“康普顿效应”的实验和研究。

1923年,康普顿教授在研究X射线通过实物物质发生散射实验时,发现了一个新的现象,即散射光中除了有原波长λ0的X光外,还产生了波长λ>λ0的X光,其波长的增量随散射角的不同而变化,康普顿的这一发现,被称之为康普顿效应(Compton Effect)。

康普顿在实验中

科学家在用经典电磁理论来解释“康普顿效应”时遇到了困难,康普顿教授借助于爱因斯坦的光子理论,从光子与电子碰撞的角度,对此实验现象进行了圆满地解释。

吴有训对自己导师的“康普顿效应”也进行了进一步的研究和检验,吴有训对“康普顿效应”最突出的贡献,就是测定了X射线中变线、不变线的强度比率R随散射物原子序数变化的曲线,证实并发展了康普顿的量子散射理论,1924年,康普顿和吴有训师生二人联合发表了学术论文《经过轻元素散射时钼Ka线的波长》。

1925年,吴有训的博士论文《康普顿效应》顺利通过论文答辩,并获得芝加哥大学博士学位,被留校担任助教。1925年11月,美国物理学会第135届会议就定在吴有训所在的实验室召开,会议共有60多篇宣读或交流的论文,吴有训的论文《康普顿效应中的变线与不变线之间能量的分布》被排在第一位,并于1926年2月发表在美国《物理学评论》上。

1926年秋,吴有训学成归国,怀着报答家乡桑梓的热情,在省城南昌协助筹办江西大学,但终因北伐而导致南昌政局动荡,筹办中的江西大学胎死腹中。

1927年夏,吴有训黯然离开南昌前往南京。此时,正值国立第四中山大学成立不久,吴有训的老师胡刚复出任国立第四中山大学高等教育处处长、理学院院长,吴有训应老师胡刚复之邀,被校方聘为理学院副教授兼物理系主任,在教学之余,还参与学校的一些管理工作。

1927年,吴有训在芝加哥大学的导师康普顿教授因发现“康普顿效应”而获得当年诺贝尔物理学奖,如果当年吴有训没有立即回国,而是继续与导师康普顿教授合作,作为“康普顿效应”的重要合作者,吴有训有可能与康普顿一起荣获诺贝尔奖,但这样一个历史机遇,却与吴有训擦肩而过,这不仅是吴有训的遗憾,也是整个中华民族的遗憾。

康普顿荣获1927年诺贝尔物理学奖

康普顿把吴有训通过实验获得的15种物质X射线散射光谱与他自己的石墨散射谱,都收入了1926年撰写的专著《X射线与电子》中,这部学术专著在1935年再版时更名为《X射线之理论与实验》,康普顿在书中这样写道:“实验与理论的吻合并非出于偶然,图Ⅲ-48(指吴有训的15种物质X线散射光谱)光谱就是证明,这是吴有训博士所获得的根据各种元素的散射得到的。”其后世界物理学界许多论及“康普顿效应”的著作中都引用了吴有训的光谱理论和实验。

1928年8月,南京国民政府接管了北京的清华学校,改称为国立清华大学,隶属于国民政府教育部管辖,由罗家伦出任第一任校长,此时的清华大学风头正盛,正在全国积极延揽高水平人才到校任教。

时任国立清华大学物理系主任叶企孙将目光锁定在吴有训身上,通过胡刚复教授力邀吴有训博士北上,担任国立清华大学物理系教授,叶企孙为了表示自己求贤若渴的诚意,甚至将吴有训的薪金级别定在自己之上,这让吴有训甚为感动,欣然奔赴北平,开启了他在清华大学的执教生涯。

从1928年开始,一直到1945年抗战胜利,吴有训在清华大学执教长达17年,期间包括了在昆明西南联大时期。1929年,清华大学成立理学院,由叶企孙担任第一任理学院院长兼物理系主任,1934年,吴有训接替叶企孙担任物理系主任,1937年,他又接替叶企孙出任清华大学理学院院长。

吴有训

吴有训在清华大学执教期间,与叶企孙教授密切合作,清华大学物理系在叶企孙和吴有训的主持下,在全国广揽名师,延聘高水平学者到校任教,他们始终把教学质量放在第一位,坚持教学和科研同步进行,在不长的时间内,就使国立清华大学物理系人才辈出并蜚声中外。

1930年10月,吴有训在英国《自然》杂志上发表了他回国后的第一项研究成果,这也是中国物理学家立足于国内,最早在国际权威刊物上发表的论文之一。

吴有训对X射线经单原子气体、双原子气体和晶体散射的强度、温度对散射的影响和散射系数等问题进行了一系列的理论探索,取得了重要的研究成果,再一次引起国际物理学界对这位年轻中国物理学家的瞩目,鉴于吴有训对物理学的杰出贡献,他被德国哈莱自然科学研究院推举为院士,吴有训可谓是开创中国物理学研究并取得科研成果的的第一人。

1935年,吴有训邀请剑桥大学著名的物理学家狄拉克教授来华讲学,狄拉克教授在清华大学进行了三天的学术访问,就应正电子有关问题作了专题讲座,其讲座内容是当时国际物理学界的最前沿课题之一。

1937年初,丹麦物理学大师玻尔到中国访问,应邀在清华大学作学术报告。这些学术交流活动,使清华大学物理系的师生们开阔了学术视野,给物理系的教学和科研活动增添了新的活力。

1937年7月7日“卢沟桥事变”爆发,国立清华大学奉命迁往湖南长沙,与北京大学、南开大学组成国立长沙临时大学。刚刚担任清华大学理学院院长不久的吴有训,在时间非常紧迫的情况下,承担起繁重的迁校任务,由于肩负责任重大,他没有时间顾及家庭,而是毅然只身随学校南下,将家眷留在了沦陷中的北平。

长沙临时大学刚刚组建不久,就因武汉会战而西迁昆明,三校师生不得不跋山涉水徒步转往云南昆明,成立了国立西南联合大学,吴有训出任西南联合大学理学院院长,从清华大学到西南联大,吴有训始终坚守在教学第一线,以他渊博的学识和丰富的教学经验,培养了中国物理学界几代精英,吴有训教授不愧为中国现代物理学教育史上的一代宗师。

吴有训与梁思成、林徽因、金岳霖等人在一起

1999年9月18日,在庆祝中华人民共和国成立50周年之际,由中共中央、国务院及中央军委隆重表彰了“两弹一星”功勋科学家,有人曾做过这样一个统计,在受表彰的23位“两弹一星”功勋者当中,竟有14人出自吴有训教授的门下。

据史料记载和当事人回忆,吴有训在物理教学中有几个显著特点,:第一,注重基本概念,启发学生从一些简单的事实中领悟出深刻的道理;第二,提倡自己动手,重视培养学生的实验技能;第三,鼓励自学,培养学生的自学能力;第四,重视拓宽学生的知识面,鼓励学生适当选修外系课程。

抗日战争胜利不久,国立中央大学校长的顾毓琇辞去校长职务,时任教育部部长朱家骅商请吴有训接替顾毓琇执掌中央大学,1945年8月,蒋介石任命吴有训为国立中央大学校长,同年10月,吴有训在由昆明飞赴重庆,正式出任国立中央大学校长。

1946年6月,中央大学在校长吴有训主持下,完成了学校复员工作,截止到1946年底,中央大学在南京原校址开学复课。朱家骅之所以选择吴有训出任中央大学校长,自然是看中吴有训的为人,以及他在教育科研上的成就和声望,吴有训是一个纯粹的学者出身,在国民党内没有任何派系色彩,在各个派系对中央大学校长的角逐中,没有任何授人以柄的口实,容易被各派系所接受。

国立中央大学是民国时期中国乃至亚洲第一高等学府,自1928年定名为国立中央大学以来,校长更迭非常频繁,除罗家伦任期较长之外,其他校长的任期都很短暂,这说明中央大学校长的位置并不是那么好坐的。

吴有训对国立中央大学校长难当早有耳闻,也有一定的心理准备,但他上任后的一系列境遇,还是让他始料未及,远远超出他的预想,吴有训在中央大学校长的任期是1945年8月至1947年10月,只有两年多一点的时间,但他提出辞职却达14次之多,也创下了民国时期大学校长辞职的记录,这也从另一个侧面反映了吴有训并不是一个贪恋权位之人,吴有训在上任伊始就曾表示:“我来中大是服务的,不是来做官的。”

吴有训执掌中央大学校长期间,也正值中国内战全面爆发之时,以反内战、反独裁的学生运动此起彼伏,各种学生思潮在大学校园内风起云涌。

1947年5月20日上午,中央大学学生游行队伍,一路高呼“反饥饿、反内战、反暴行”的口号,向南京总统府进发,游行队伍在珠江路遭到军警殴打,引发流血惨案,重伤19人,轻伤104人,被捕28人,酿成“五.二〇惨案”。

南京警备司令部随即发布了对中央大学的戒严令,并向校方提出了40名学生的“黑名单”,吴有训坚决拒绝军警进入校园搜捕进步学生,吴有训与南京警备司令进行了严厉的交涉,“决不允许到学校来抓学生,你只要抓一个,我吴有训立刻提出辞职。”鉴于吴有训的坚决态度,在他的任期内,军警始终未能进入中央大学校园内逮捕学生。

1947年10月底,吴有训向教育部长朱家骅递交了他的最后一份辞呈,拒接了朱家骅的再三挽留,向中央大学师生告别,不日即登船去南美墨西哥出席联合国会议,从此,吴有训与他的母校分道扬镳。

1948年3月,吴有训被评选为中央研究院第一届物理学院士,1948年底,吴有训到上海交通大学担任物理系教授,远离政治漩涡,一心致力于物理学教学和研究。

1949年5月27日上海解放,新成立的上海军事管制委员会任命吴有训为国立交通大学校务委员会主任委员,主持上海交通大学的校务工作。

尽管吴有训执掌上海交通大学仅一年有余,但却做了大量卓有成效的工作,他亲自主持制定了《国立交通大学校务委员会组织章程》、《国立交通大学行政系统组织条例》、《国立交通大学教员服务规则》,组织实施了暨南大学理学院与交通大学的合作,组织召开了学校第一届师生员工代表大会。

1950年12月26日,中央人民政府正式任命吴有训为中国科学院副院长兼办公厅主任,从此开启了他后半生中国科学事业的领导工作,1955年6月,吴有训被评为中国科学院学部委员。

晚年时期的吴有训

1977年11月30日,吴有训因大腿腹部动脉瘤破裂导致大出血,不幸与世长辞,走完了他八十个人生春秋历程。

吴有训在建国之后,虽然得到了政府的重用,担任了中国科学院副院长,但大量的行政事务性工作占据了他许多宝贵的时间,也使他彻底脱离了教学第一线,物理科研工作也停滞不前,很难在物理学方面有新的科研成果,作为一个物理学家,这不能不说是一种遗憾,当年,他距离诺贝尔物理学奖只有咫尺之遥,但此后的距离却是越落越远,以致遥不可及。

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