2022逢《物理》刊慶50周年，我們精選了50篇文章，代表歷年所有的作品，獻給廣大物理學工作者，以及正在學習物理學和對物理學感興趣的朋友們。讓我們重溫品讀，一起感悟物理科學的真諦，領略學科大家的風采。
|作者：沈克琦
（北京大學物理系）
本文發(fā)表于《物理》1995年第3期
■推薦理由
西南聯(lián)大物理系培育人才的成績十分突出，為學界所公認。她的本科生和研究生中有諾貝爾物理學獎（1957）得主楊振寧和李政道，國家最高科學技術獎（2001）獲得者黃昆，兩彈一星功勛獎章（1999）獲得者郭永懷、陳芳允、鄧稼先、朱光亞，兩院院士錢偉長、胡寧、張恩虬、李正武、高鼎三、應崇福、戴傳曾、李蔭遠、蕭健、徐敘珞、黃祖洽、李德平等。本文全面、翔實地介紹了該系教學、科研、教師隊伍等情況，對于讀者理解該系為何能取得如此輝煌的成就會有所裨益。
北京大學是我國培養(yǎng)物理學本科生最早的學校。1902年，京師大學堂（北京大學前身）開辦預備科和速成科。速成科下設仕學館和師范館，學制三至四年。師范館設數(shù)學物理部，當年招生。這是我國數(shù)理方面高等專業(yè)教育的開端。1904年，從速成科選派學生出國留學，1909年學成回國任北京大學物理學教習的何育杰即為其中之一。1913年夏，北京大學理科本科理論物理學門（不久改為物理學門）正式招生。1916年，第一屆學生丁緒寶等五人畢業(yè)，他們是我國最早的物理學本科畢業(yè)生。1934年，物理系開設研究院課程，一些助教兼做研究生。1935年，馬仕俊、郭永懷、趙松鶴被錄取為研究生并入學。到1937年，物理系已開設系統(tǒng)的研究生課程。1918年，北京大學開始設立“系“這一級行政機構(gòu)。先后擔任系主任（早期稱系教授會主任）的有何育杰、張大椿、顏任光、丁燮林、李書華、夏元瑀、王守競、饒毓泰等人。1937年時，饒毓泰任物理系主任兼理學院院長，物理系教授還有吳大猷、朱物華和鄭華熾。除吳大猷1937—1938年請假去四川大學任教一年外，他們都在長沙臨時大學和西南聯(lián)合大學任教。
清華大學物理系于1925年開始招收本科生。1929年，第一屆學生畢業(yè)，有王淦昌、周同慶、施士元、鐘間等四人。此后人才輩出。1925年，葉企孫到清華大學任物理系副教授，1926年升教授并任系主任。清華大學物理系是葉企孫一手創(chuàng)辦的。1925年前留美預備班物理由梅貽琦講授。在1925—1928年期間，物理系教授僅葉企孫一人，全部物理類課程都由他講授。從1928年起，先后聘到吳有訓（1928）、薩本棟（1928）、周培源（1929）、趙忠堯（1932）、任之恭（1934）、霍秉權（1935）等教授，師資陣容在各大學中是最強的。1937年，薩本棟離校，聘孟昭英任教授。1930年，清華大學研究院開始招收物理學研究生，陸學善入學，1933年畢業(yè)。抗日戰(zhàn)爭前已開出了一系列研究生課程。讀過研究生的還有趙九章、傅承義、胡乾善、王竹溪、張宗燧、彭桓武、錢偉長、謝毓章、黃席棠等人。1937年后，上述教授中除趙忠堯于1937—1938年請假去云南大學任教一年外，都到長沙臨時大學和西南聯(lián)合大學任教。經(jīng)葉企孫推薦，自1934年起，清華大學的物理系主任改由吳有訓擔任，葉企孫原兼任的理學院院長職務自1937年2月起也由吳有訓擔任。
南開大學物理系是1922年由留美歸來的饒毓泰教授創(chuàng)辦的。創(chuàng)辦的第一年，教授僅饒毓泰一人，1923—1924年，增加一位美國博士P. I. Wold。1924年，Wold離去，陳禮教授到校。陳禮負責交流電、無線電課程和實驗室工作，其他物理課程均由饒毓泰講授。吳大猷、鄭華熾是饒毓泰在南開時的學生。1929年，饒毓泰去歐洲從事光譜學研究，系務工作暫由盧祖詒教授主持，后來由王恒守教授任系主任。1933年，饒毓泰到北京大學任系主任。1937年時，南開大學物理系有王恒守、祁開智兩位教授。他們均未到長沙臨時大學工作。
抗日戰(zhàn)爭前的北京大學物理系和清華大學物理系都很重視開展科學研究工作。在十分困難的條件下，不僅開展理論物理研究，還千方百計建設實驗室和吹玻璃室、金工車間等，積極開展實驗研究，成為當時我國進行物理學研究和培養(yǎng)高質(zhì)量物理人才的重要基地。這種開拓進取精神在西南聯(lián)合大學時期得到了繼承和發(fā)揚。
1937年時，清華大學、北京大學物理系的教授陣容均屬國內(nèi)一流，科研和教學在國內(nèi)均名列前茅，因而在1937年夏，三校匯合組成的長沙臨時大學（1938年更名為西南聯(lián)合大學）物理系在各方面均位居全國之冠。三校物理系過去一直有著密切的合作關系，如教授互相兼課，聯(lián)合舉行學術討論會，互相借用科研儀器設備，聯(lián)合邀請國外知名學者來華講學等。法國的朗之萬教授，丹麥的N · 玻爾教授就是那時來中國的。所以在西南聯(lián)合大學時期，三校物理系教師們親密無間地合作是有很好基礎的。
2.1.1 必修課程（括號內(nèi)為學分數(shù)，下同）
2.1.2 選修課程
可任選全校各系所開課程。本系曾為本科生開設過的選修課有∶物性論（3），應用電學（4），聲學（3），普通天文學（3），天文物理學（3），實用無線電（6），實用無線電實驗（2），大氣物理（2）。高年級學生還可選修研究院課程。
2.1.3 畢業(yè)論文（1.5學分）
2.3.1 本科課程
（1）普通物理∶吳有訓、趙忠堯、鄭華熾、張文裕、馬仕俊、王竹溪、許湞陽（師范學院理化系教授）。
（2）力學∶劉晉年（數(shù)學系教授）、周培源、趙忠堯、馬仕俊。
（3）電磁學∶霍秉權、吳有訓、吳大猷、趙忠堯、葉企孫。
（4）熱學∶鄭華熾、葉企孫、王竹溪。
（5）光學∶饒毓泰、鄭華熾、虞福春（講師）。
（6）無線電學∶任之恭、孟昭英、朱物華、馬大猷（電機工程系教授）。
（7）近代物理∶吳有訓、吳大猷、霍秉權、饒毓泰、鄭華熾、周培源。
（8）實用無線電∶任之恭、張景廉（教員）。
（9）應用電學∶朱物華。
（10）物性學∶葉企孫、張文裕。
（11）微子論（即氣體分子運動論）∶葉企孫、王竹溪、馬仕俊。
（12）普通天文學：戴文賽（天文研究所研究員）。
（13）天文物理學∶戴文賽。
（14）聲學∶張文裕。
（15）大氣物理學∶趙九章。
（16）普通物理示教實驗表演（每兩周一次）許湞陽。
2.3.2 研究院課程（括號內(nèi)為學分數(shù)）
（1）流體力學（6）：周培源。
（2）電動力學（3）：周培源、王竹溪。
（3）統(tǒng)計力學（3）：王竹溪。
（4）量子力學（6）：吳大猷、王竹溪、馬仕俊。
（5）理論物理（6）：馬仕俊。
（6）物理學基礎（3）：吳大猷（本科生選習本課時，按4學分計）。
（7）動力學（2）：王竹溪。
（8）X射線及電子（6）：吳有訓。
（9）廣義相對論（3）∶周培源。
（10）光之電磁論（3）：饒毓泰。
（11）高等力學（3）：吳大猷。
（12）量子力學與原子光譜（3）：吳大猷。
（13）量子化學（3）：吳大猷。
（14）放射性與原子核物理（6）：張文裕、霍秉權。
（15）原子核、場論（3）：馬仕俊。
從以上課表可以看出，一門課程幾位教授均可開設，每位教授能開多門課程。不少課程是由從事該學科研究的專家講授的。所開課程幾乎涉及近代物理的各個領域，因而可以說，教學質(zhì)量是一流的。楊振寧在80年代回憶西南聯(lián)合大學生活時的話反映了物理系教學的成功∶“西南聯(lián)合大學是中國最好的大學之一。我在那里受到了良好的大學本科教育，也是在那里受到了同樣良好的研究生教育，直到1944年取得碩士學位?！n程都非常有系統(tǒng)，而且都有充分的準備，內(nèi)容都極深入。直到今天我還保存著當年聽王先生講授量子力學時的筆記，它對我仍是有用的參考資料?！以谖锢韺W里的愛憎主要是在該大學度過的六年時間里（1938—1944）培養(yǎng)起來的?！?“在聯(lián)大給我影響最深的兩位教授是吳大猷先生和王竹溪先生。……吳先生對我發(fā)生很大的影響，是因為我的聯(lián)大學士論文是跟他寫的。……我學到了群論的美妙和它在物理中應用的深入。對我后來的工作有決定性的影響。這個領域叫做對稱原理。我對對稱原理發(fā)生興趣起源于那年吳先生的引導?！保钫駥幒屠钫勒怯捎谔岢鋈踝饔孟掠罘Q不守恒的理論而同獲1957年諾貝爾物理獎。）“為了寫碩士論文，我去找王竹溪先生。那時他是很年輕的教授，剛從英國回來不久。在王先生的指導下我寫了一篇論文，是關于統(tǒng)計力學的。這篇論文把我引導到統(tǒng)計力學的領域。以后40年間，吳先生和王先生引導我走的兩個方向——對稱原理和統(tǒng)計力學——一直是我的主要研究方向?！?/p>
抗日戰(zhàn)爭時期，許多大學倉促內(nèi)遷，實驗儀器喪失殆盡，實驗課程難以開出。西南聯(lián)合大學領導十分重視實驗教學在培養(yǎng)科學人才中的作用。1937年9月，組成理工設備設計委員會，物理系的饒毓泰、吳有訓均為委員。1938年1月19日，長沙臨時大學決定遷昆明，2月14日推定各系在香港訂購儀器的負責人∶物理系吳有訓，電工系任之恭，化學系張大煜、錢思亮，生物系張景鉞。1938年6月，又得到中華教育文化基金董事會補助的理工設備費10萬元。此后，從國內(nèi)外購得的儀器設備經(jīng)越南海防和滇越鐵路陸續(xù)運至昆明。物理系于1939年按薩本棟著《普通物理學實驗》開出了一學年的普通物理實驗，每周一次。以后還開出電磁學實驗（一學年，每周一次），光學實驗（一學年，每周一次），無線電實驗（一學年，每周一次），近代物理實驗（6個實驗）。在四年學習中，每年都有物理實驗課程，保證了對學生較全面的培養(yǎng)，這是十分難能可貴的。在日本飛機經(jīng)常空襲昆明時期，有的實驗室每次做完實驗后就把貴重儀器放進半埋在地里的200 L大汽油筒中，到做實驗時再取出，1939年后實驗教學從未中斷。
西南聯(lián)合大學物理系人才輩出，在物理系本科和研究院畢業(yè)或肄業(yè)的學生中有∶諾貝爾物理獎獲得者楊振寧和李政道、國際著名物理學家黃昆、國際知名的電機工程學家張守廉和天文物理學家黃授書；研究生和本科生當選為中國科學院院士（1994年前稱“學部委員”，1994年改稱“院士”，本文中一律稱“院士”）的有∶郭永懷、錢偉長、黃昆、應崇福、胡寧、張恩虬、陳芳允、李整武、高鼎三、戴傳曾、李蔭遠、蕭健、朱光亞、鄧稼先、徐敘瑢、黃祖洽、李德平等共17人。
2.5.1 本科畢業(yè)統(tǒng)計
這些畢業(yè)生對我國教育、科學、國防和生產(chǎn)等方面的建設和發(fā)展作出了重要貢獻。根據(jù)73名有據(jù)可查的畢業(yè)生從事的工作的統(tǒng)計，有38人在國內(nèi)外高等學校任教授；18人在中國科學院和工業(yè)部門研究所任研究員；5人在國防部門負責高層科技領導工作；4人在部隊院校任教；3人長期獻身于中學教育；3人在工業(yè)和貿(mào)易部門擔任負責工作；2人擔任出版社的領導職務。
2.5.2 研究院畢業(yè)生統(tǒng)計
抗日戰(zhàn)爭時期物質(zhì)條件極差，物理系的教授們并未因此放松科學研究工作，他們不僅自己做研究，而且還帶領青年教師和研究生進行研究；不僅開展了理論工作，還千方百計克服種種困難開展實驗研究，取得研究成果。清華大學無線電研究所和金屬研究所位于昆明北郊大普吉村，那里的人員都進行物理學方面的科研工作。
據(jù)不完全統(tǒng)計，西南聯(lián)合大學物理系師生，包括清華大學兩個研究所在內(nèi)，在西南聯(lián)合大學時期，發(fā)表于國內(nèi)外學術期刊上的論文108篇（其中包括西南聯(lián)合大學教授學術休假出國時在國內(nèi)外發(fā)表的論文和西南聯(lián)合大學師生做出的研究成果而于1947年發(fā)表的論文，但不包括西南聯(lián)合大學師生出國攻讀學位時發(fā)表的論文和學成回國前在國外發(fā)表的論文）。在國外發(fā)表50篇，分別刊載在下列期刊上∶Phys．Rev.（23篇），J．Chem．Phys.（7篇），Nature（4篇），Proc. I. R. E.（3篇），Quart．Appl．Math.（2篇），Astrophys. J.（2篇），Proc. Camb. Phil. Soc.（2篇），Proc. Ind. Acad. Sci.（2篇），J. Appl. Phys.（1篇），Terr. Magn. At-mos. Elect.（1篇），J. Phys. Chem.（1篇），Physio. J.（1篇），Bull. Amer. Math. Soc.（1篇）。在國內(nèi)發(fā)表的論文58篇，分別刊載于中國物理學報（30篇），科學記錄（17篇）和清華大學理科研究報告（11篇）。
在戰(zhàn)時十分困難的條件下取得這么多科研成果是十分難得的，在世界上也是少有的。西南聯(lián)合大學物理系是當時我國首屈一指的物理學研究基地。下面就這些研究所涉及的學科、研究情況和研究人員作一簡要介紹。
周培源留美時的博士論文就是廣義相對論方面的，回國后繼續(xù)研究。1936—1937年學術休假赴美參加愛因斯坦主持的相對論討論班。在1939年發(fā)表有關弗里特曼宇宙的論文2篇，從一個新的角度探討弗里特曼宇宙，使弗里特曼宇宙的度規(guī)表達式的求解大大簡化。
抗戰(zhàn)開始后周培源為將科技服務于抗日，曾自學空氣動力學、彈道學。1938年開始，他改為研究應用價值較大的湍流理論。此后即帶領一批師生開展湍流研究，共發(fā)表論文11篇，在1940年發(fā)表的文章中他首次提出需要研究湍流的脈動方程，并用求剪應力和三元速度關聯(lián)函數(shù)滿足動力學方程的方法建立起普遍湍流理論。1943—1945年，周培源在美國進一步完善和發(fā)展了1940年提出的思想，發(fā)表了《關于速度關聯(lián)和湍流脈動方程的解》一文。該文在國際上發(fā)展成為湍流的模式理論。和周培源一起研究湍流的青年師生有胡寧、林家翹、黃授書、張守廉等人。
饒毓泰、吳大猷和鄭華熾原來都從事這一領域的研究。在西南聯(lián)合大學期間，他們和他們指導的青年師生江安才、薛琴訪、沈壽春、虞福春、黃昆、茍清泉等在這個領域開展了大量的研究工作，共發(fā)表論文26篇。這些論文涉及苯的拉曼光譜、烴分子、鹵代烴分子、CO、線性不對稱三原子分子、氦原子、鋰原子、Na- 離子、電子分子碰撞激發(fā)以及大氣上層氮原子存在問題、北極光、日冕譜線等問題。其中吳大猷單獨發(fā)表12篇，吳大猷與他人共同發(fā)表6篇，饒毓泰、黃昆等發(fā)表8篇。此外，錢偉長還發(fā)表有關原子光譜的論文2篇。吳大猷在此期間寫成專著《多原子分子結(jié)構(gòu)及其振動光譜》，以紀念北京大學成立40周年。該書由北京大學出版部出版（1940），國內(nèi)外學術界予以好評，中央研究院為此授予吳大猷“丁文江獎金”（首次頒發(fā)）。此書在美國很快翻印出版，并出了第二版。在第二版中，吳大猷增加了“補編”。在很長時間內(nèi)該書是本領域的重要參考書。值得特別一提的是，在昆明北郊崗頭村一間泥墻泥地的房子里，吳大猷和青年教師一起利用由北平運到昆明的光學元件組裝成一臺大型攝譜儀，由于條件限制，它被安裝在磚墩木架上，可說是世上絕無僅有的一臺裝置。吳大猷用它與一臺低壓汞弧燈（馬大猷從美國帶回）進行了拉曼光譜實驗研究，并取得了一些結(jié)果。這種精神和作風堪為后輩楷模，可敬可佩。
王竹溪留學英國時從事統(tǒng)計力學研究。1938年回國到西南聯(lián)合大學后，在熱力學、統(tǒng)計力學方面單獨發(fā)表論文8篇，與梅鎮(zhèn)岳共同發(fā)表吸附的統(tǒng)計理論論文1篇。在他的指導下，林家翹、楊振寧、李蔭遠發(fā)表有關超點陣統(tǒng)計力學和數(shù)學方面論文5篇。西南聯(lián)合大學師生在此領域共發(fā)表論文15篇，成為另一個活躍的領域。楊振寧的碩士論文《超晶格統(tǒng)計理論中準化學方法的推廣》就屬于這個范疇，而這一段經(jīng)歷對他以后的科學研究產(chǎn)生了深遠的影響。
1941年，在英國留學的馬仕俊學成歸國。他在西南聯(lián)合大學授課，同時繼續(xù)進行介子理論和量子場論的研究，并指導薛琴訪、虞福春進行這方面的研究。他們共發(fā)表論文11篇，其中馬仕俊單獨發(fā)表8篇。
這方面發(fā)表的論文共6篇，其中有張文裕和王承書的有關β蛻變數(shù)據(jù)分析論文2篇，趙忠堯和他指導下的楊約翰撰寫有關中子共振吸收與核能級間隔的實驗和理論分析論文2篇，張文裕的有關輕核能級論文1篇，任之恭、謝毓章合寫有關鈹核人工蛻變論文1篇。
吳有訓長期進行X射線吸收和散射的研究，在西南聯(lián)合大學時和胡玉和、孫珍寶發(fā)表X射線吸收論文2篇。
余瑞瑛1938年底由英國回國，在清華大學金屬研究所進行X射線晶體結(jié)構(gòu)分析的理論及實驗研究，自制X射線分析設備和元件，提出X射線衍射數(shù)據(jù)分析的新綜合法和由相對強度決定絕對強度的方法，這些開創(chuàng)性的工作在國際晶體學界獲得好評。他單獨發(fā)表論文10篇，與赫崇本合寫論文2篇，與黃培云合寫論文1篇，合計共13篇。
清華大學無線電研究所在任之恭、孟昭英、葉楷、范緒筠等領導下進行電子學許多方面的理論及實驗研究。1937年前，清華大學購進一臺真空管制造機。該機運抵昆明后，無線電研究所即用它制作了一些常規(guī)的或?qū)９嶒炑芯坑玫恼婵展?，并進行有關電子管性能及氧化物陰極發(fā)射等方面的研究。在西南聯(lián)合大學期間，電子學方面無線電研究所共發(fā)表論文18篇。其中有∶葉楷有關電子管結(jié)構(gòu)與性能的論文3篇；葉楷、慈云桂等有關振蕩器、放大器線路的論文3篇；孟昭英有關三極管板極調(diào)幅論文1篇；任之恭有關超高頻電子學論文3篇；范緒筠有關氧化物陰極熱電子發(fā)射、光電子發(fā)射、磷光、金屬間和金屬半導體間電接觸、氣體導電等方面論文7篇。此外，任之恭和羅遠祉、周國銓、官知節(jié)一起觀察了1944年7月20日日全食時電離層的變化，在Phys. Rev. 上發(fā)表論文1篇。此外，工學院電機系教授馬大猷曾在1945學年度兼授物理系無線電原理課，他在國內(nèi)外期刊上發(fā)表有關聲學的論文6篇，未計入上述論文總數(shù)內(nèi)。
特別值得一提的是∶生物系教授湯佩松與物理學教授合作進行了生物物理方面的研究，發(fā)表論文2篇；王竹溪、湯佩松合作用熱力學研究活細胞中的水分問題，發(fā)表論文1篇；赫崇本、沈淑敏、湯佩松、余瑞璜合寫有關用X射線研究蠶吐絲過程中蠶絲結(jié)構(gòu)變化的論文1篇；湯佩松還曾與任之恭合作用微波處理種子、花粉、蛙卵、蠶卵等。這些都是開創(chuàng)性的探索研究。
西南聯(lián)合大學物理系師資隊伍在國內(nèi)是首屈一指的。物理學教授中有對我國物理學事業(yè)作出卓越貢獻的元老饒毓泰、葉企孫和吳有訓；有學術造詣很深、學術上十分活躍、抗日戰(zhàn)爭前即在清華大學、北京大學任教的周培源、吳大猷、趙忠堯和任之恭；有一批抗戰(zhàn)開始前后學成歸國的孟昭英、余瑞璜、范緒筠、王竹溪、張文裕和馬仕俊，他們中的許多人在西南聯(lián)合大學任教授時年齡不足30歲；西南聯(lián)合大學物理系還有一批清華大學和北京大學畢業(yè)的講師和助教。
據(jù)統(tǒng)計，物理系教授在1948年當選為中央研究院院士的有∶饒毓泰、葉企孫、吳有訓、吳大猷、趙忠堯等5人先后當選為中國科學院院士的有∶饒毓泰、葉企孫、吳有訓、周培源、趙忠堯、張文裕、余瑞磺、王竹溪、朱物華、孟昭英等10人。西南聯(lián)合大學物理系講師、助教中（在聯(lián)大畢業(yè)者不包括在內(nèi)），先后被選為中國科學院院士的有∶錢偉長、郭永懷、葛庭燧、慈云桂等4人。此外，在物理系教過課的馬大猷、趙九章等2人也被選為中國科學院院士。
4.1.1 饒毓泰（1891—1968）
4.1.2 吳有訓（1897—1977）
4.1.3 葉企孫（1898—1977）
4.1.3 周培源（1902—1993）
聯(lián)系客服
