文化湾区 044期 | ​肇庆吴大猷:中国物理学之父
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2023-04-14 09:19

吴大猷在物理学的“学”“教”及“研究”上均有不平凡的成就。自一九三三年起共发表一百二十篇研究论文,研究领域非常广泛,其中《多原子之结构振动光谱》及《散射量子理论》,分别在一九四〇年及六〇年代出版,使其声名大噪,享誉国际。他培育出杨振宁和李政道两位诺贝尔物理学奖得主,其在中国物理学界中的影响力之大,恐是独一无二的。

■蔡登山

吴大猷(1907-2000),字洪道,祖籍广东肇庆市高要县水坑乡,出生于广州番禺县(今广州),世代书香,名门高第;祖父桂丹公为清朝进士,翰林院编修,官拜御史。父亲国基,早年中举之后改就西学,曾出使菲律宾;母亲关嘉娥,淑慎温恭。五岁失怙,由寡母教养成长。他自言:“由于没有兄弟姊妹,因此母亲把全副心力都放在我身上。她专心教养儿子,在做人处事方面,她以身作则,自然而然的我便守规矩。”曾入读番禺县立两等小学。

吴大猷

一九二〇年高小毕业,考入广府中学。一九二一年,随大伯父远基赴天津,就读南开中学。一九二五年,吴大猷以高二学历考取南开大学矿科,因一九二〇年起捐款创设矿科的华北矿业巨擘李晋(组绅),因当时中国矿业尚在萌芽时期,矿科学生出路不大,经费又由他私人支持,故难以为继,乃于一九二六年停办,改设电工科,吴大猷才转入物理系。

他自言:“我最怀念的老师是南开大学物理系教我的饶毓泰先生,饶师对我如子弟!”饶毓泰拥有美国普林斯顿大学博士学位,与叶企孙、胡刚复、丁燮林、吴有训、严济慈等乃中国第一代物理学家。饶毓泰的近代物理课程像星火燎原般激起吴大猷学习物理的热情,而这位年轻人居然日后成为“中国物理学之父”,硕果累累地又传递造就了几代物理人才。一九二九年,吴大猷毕业于南开大学,获理学士,恩师饶毓泰派他留校任教,讲授“近代物理学”和“高等力学”,还同时致力研读古典动力学和量子力学。

吴大猷不同时期的照片

一九三一年九月,经饶毓泰及清华大学叶企孙的推荐,吴大猷获得中华教育文化基金董事会(简称中基会)的乙种研究奖助金,与钱思亮、张兹闓、南大物理系阮冠世同船赴美,入读密歇根大学,跟随Goundsmith教授研习原子物理,至一九三三年,短短两年内即取得博士学位。他的第一篇研究论文〈最重元素的低能态〉发表在美国《物理评论》(一九三三年)上,此论文预言中性的93序号原子正常态至少包含一个5f电子,亦即预言了铀后元素的存在(铀后元素果于一九四〇年被发现)。在原子多重激发态研究方面,他首先计算出多激发态衰变至第一电离电位以下的激发态(其后也被实验证实)。这两项一九四〇年代的工作为奠定原子和分子的理论基础做出重要贡献。

一九三四年八月返国,应北京大学物理系主任饶毓泰之聘,担任该校教授。一九三五年,与饶毓泰、郑华炽从事光谱方面之研究,建有一光栅室,做过拉曼效应研究,三年间在美国、英国和国内的物理学期刊上发表了论文十五篇。他任教北大时,建议北大、清华、北平研究院组成联合物理学术讨论会,每月轮流在三校举行。这个学术讨论会可能是中国物理学家拥有的最早组织,那是中国年轻一代物理学家充满希望的美好岁月。

吴大猷与夫人阮冠世

一九三六年九月六日,吴大猷与阮冠世在北平结婚,由蒋梦麟证婚。吴大猷在南开大学四年级时认识了刚入学的阮冠世。她天生丽质,聪颖过人,令他一见钟情。阮冠世患有肺疾,体弱多病,不能生育。一九三一年吴大猷获奖学金赴美留学,阮冠世与他同行,两人共享一份奖学金。吴大猷获博士学位后,北京大学发来聘书。而此时阮冠世因病住在纽约郊区疗养院,吴大猷想接她一起回国,但医生不允许她出院。吴大猷只好将阮冠世留下疗养,自己先回国。吴大猷从故乡把寡母带到了北平。阮冠世在疗养院病情刚刚转好就匆匆回国。因长途旅行劳累过度,患了肋膜炎,高烧不退,住进医院。同事师长劝吴大猷要慎重对待婚姻大事,但吴大猷回应“我会用一生一世来证明我的爱!”“生活里如果没有她,我就不会幸福!”经过八年苦恋,有情人终成眷属。

一九三七年抗战开始,吴大猷十一月任四川大学讲座教授。一九三八年秋,任国立西南联大理学院物理系教授,在八年间开有“电磁学”“近代物理”“古典力学”“量子力学”等课。一九三九年以《多原子振动光谱及结构》专著获中央研究院第一届“丁文江奖”。

左起:饶毓泰、郑华炽、吴大猷,1937年于北京大学

在西南联大时,吴大猷的学生有杨振宁、李政道、黄昆、朱光亚等人。杨振宁说:“在联大,给我影响最深的两位教授是吴大猷先生和王竹溪先生。吴先生对我产生很大的影响,学士论文是跟他写的。我在一九四一年的秋天去找他,他答应收我为他的学生,给了我一本《Reviews of Modern Physics》(《现代物理评论》),叫我去研究其中一篇文章,看看有什么心得。这篇文章讨论的是分子光谱学和群论的关系。我把这篇文章拿回家给父亲看,他虽不是念物理的,却很了解群论。他给了我狄克逊(Dickson)所写的一本小书,叫作《Modern Algebraic Theories》(《近代代数理论》)。狄克逊是我父亲在芝加哥大学的老师。……我学到了群论的美妙,和它在物理中应用的深入,对我后来的工作有决定性的影响。这个领域叫做对称原理。我对对称原理发生兴趣实起源于那年吴先生的引导。”

杨振宁在吴大猷的指导下完成了硕士论文《群论与分子光谱》,利用群论讨论多原子的分子振动。一九四五年夏,杨振宁获吴大猷推荐,获得政府奖学金入美国芝加哥大学深造。

胡适赠给吴大猷的照片

一九四一年秋,燕京大学物理系毕业的黄昆来西南联大当吴大猷的研究生。吴大猷回忆说:“他是一位优秀的青年。我接受了他,让他半时做研究生,半时做助教,可以得些收入。那年上学期我授‘古典力学’,下学期授‘量子力学’。班里优秀学生如杨振宁、黄昆、黄授书、张守廉等,可以说是群英会。”

黄昆当时就住在吴大猷家中的实验室,他们的师生关系就好像中国传统的师徒关系,师傅严格挑选徒弟,然后把所有技艺传授给徒弟。黄昆毕业后获得奖学金,跟随波恩(M.Born)作固态物理研究,并合作发表经典论著《晶格动力学理论》。

而一九四五年春,李政道持着吴大猷在密西根大学遇见的梁大鹏的介绍信来拜谒吴大猷。据吴大猷说:“他原在宜山浙江大学,读过一年后,因为日军逼近宜山,他便奔去重庆。他的姑姑认识梁,梁便介绍李来昆明见我。那时是学年的中间,不经考试,不能转学,我便和联大教二年级物理数学课程的几位先生商量,让李去随班听讲、考试,如他合格,则候暑假正式转学入二年级时,可免他再读二年级的课程。其实这不过是我自己以为合理的办法,并未经学校正式承认许可的。李应付课程绰有余裕,每日都来我处请我给他更多的阅读物及习题。他求知心切,真到了奇怪的程度。有时我有风湿痛,他替我捶背。他帮我作任何家里的琐事。我无论给他多难的书和题目,他都能很快做完,又来索要更多的。我由他作问题的步骤,很容易发现他的思想敏捷,大异寻常。”

一九四六年,李政道也在吴大猷的帮助下获得中国政府的奖学金到美国深造,吴大猷对美国人说:“李政道虽然是二年级学生(按:因抗战结束后西南联大停办,李政道因此没有毕业),但他的程度可进研究院。当时美国大学研究院的入学资格必须是大学毕业,只有芝加哥大学研究院没有这种限制,于是他进了芝加哥大学研究院”,师从恩里科·费米,一九五〇年获得博士学位。

左起:杨振宁、吴大猷、马仕俊 1949年于纽约

一九五六年十月,三十岁的李政道和三十四岁的杨振宁在美国《物理评论》上发表文章,提出了“弱相互作用中宇称不守恒”,并因此于一九五七年两人双双荣获诺贝尔物理学奖。吴大猷治学严谨、培育学生无数,其中不乏国际著名物理学家,包括杨振宁和李政道,及中国科学界领导人物朱光亚、黄昆等。李、杨两学者受吴大猷之教至今已逾数十寒暑,然对恩师教导之情,无时或忘,每每在公开场合表示感怀之情,溢于言表。

一九四六年冬,吴大猷赴美国密歇根大学任客座教授,讲授“分子结构”,并从事核子散射研究工作。一九四七年夏,任美国哥伦比亚大学研究员,兼授“原子物理”和“理论物理”课。一九四八年三月二十六日,吴大猷当选为中央研究院第一届院士。一九四九年秋,吴大猷受加拿大国家研究委员会(National Research council of Canada)之聘,主持理论物理组工作。这里聚集许多来自世界各地的年轻学者,研究课题包括原子、分子、固态物理以及量子场理论。吴大猷乐于参加他所熟悉的研究领域的合作和讨论。

刘绍唐(左)与吴大猷

一九五六年十一月至一九五七年四月,吴大猷应“中华教育文化基金会”董事长胡适、新竹清华大学校长梅贻琦之邀回台湾,在台大和清大联合主办的研究生班讲授“古典力学”和”量子力学”,兼及“流体力学”和核子间的交互作用问题。

一九五七年夏,吴大猷获选为加拿大皇家学会院士。其研究工作多在原子分子结构及光谱、核子散射、大气物理、电离体及气体方程式、统计物理、相对论等方面。

一九五八年九月至一九五九年四月,应邀任普林斯顿高等研究院研究员,从事气体的运动学理论研究。

一九六〇年十月至一九六一年二月,应邀至瑞士洛桑大学讲学。

一九六二年出版与日本大村充合写的《量子散射论》。

一九六三年秋,辞加拿大国家研究委员会的职务,赴美国纽约布鲁克林理工学院,在太空及气体动力学研究所讲气体运动论。

一九六五年,任纽约州立大学布法罗分校物理与天文系主任,直到一九七八年退休。

一九七五年,吴大猷将他历年教学讲稿整理成《理论物理》,计七册:①《古典动力学》、②《量子论与原子结构》、③《电磁学》、④《狭义相对论及广义相对论》、⑤《热力学、气体运动论及统计物理学》、⑥《量子力学》(两册),在台湾出版。该套书一九八三年在北京重印,由李政道撰序云:“他的这一部《理论物理》包括了‘古典’至‘近代’物理的全豹。一九七七年初在台湾陆续印出,这几年来对该省和东南亚的物理教学界产生了很大的影响。”此套书已成为今日海峡两岸大学及研究生(物理)的主要参考书。

一九七八年五月,吴大猷从美国大学退休后,长居台湾。一九七九年,吴大猷担任台湾当局教育主管部门科学教育委员会主委,致力于初中高中的科学教育改革。一九八三年至一九九四年,吴大猷被任命为台湾中研院长。十年任期之内,完成了中研院第一期及第二期“五年发展计划”,又委任学者研拟台湾“发展天文学门十年规划书”,并先后增设七个研究所(生物医学、分子生物、原子分子、天文及天文物理、台湾史、中国文哲、社会学等研究所)。另修改组织法,建立严格之聘任、续聘升等办法,将研究人员由四级制改为五级制,增加“助研究员”;之后在中研院另设“特聘研究员”,俾能延揽杰出科学家回国服务。

一九八四年,吴大猷又出任台湾“中华教育文化基金会董事长”。吴大猷主张科学研究与政治分开,加强两岸的学术交流。

一九八八年,吴大猷在病榻上写出《物理学的性质、简史和哲学》。

一九八九年,吴大猷作了十四次系列讲演,并以《物理学:它的发展和哲学》为书名,于一九九二年出版。

一九九二年五月十七日,在李政道夫妇陪同下,吴大猷飞抵一别四十六年的北京参加学术活动,在机场受到中国科学院周光召等大陆科技界人士的热烈欢迎。李政道对记者说:“今天是海峡两岸交流的一个很大的突破,我个人能为此尽力,感到高兴!”

六月一日,吴大猷参加为祝贺周培源九十诞辰而举行的“国际流体力学和理论物理科学讨论会”开幕式。当周培源由女儿陪同入场,全场报以热烈掌声,吴大猷也向周培源拱手道“恭喜”,他向记者说:“我一九三四年在北平结识周培源,那时周培源是清华大学教授,我则执教北大,此后半个多世纪,我们既是老同事,又是老朋友,彼此来往甚多。周培源在国内的物理学具有领导地位,我一直都关注着周培源先生的消息。”

一九九四年一月,吴大猷卸任台湾中研院院长。七月八日至九日,中研院举办吴大猷院长荣退学术研讨会,对吴大猷的学术贡献给予高度的评价。一九九七年, 第二届全球华人物理学会议在台北举行,并贺吴大猷九十大寿,吴大猷与李政道同时获清华大学颁授名誉理学博士学位。清华大学以学位暨系列活动贺其九十寿诞,活动内容包括李政道、杨振宁演讲《科学界的挑战》等。

吴大猷(中)于1997年欢度九十岁生日,二位得意门生李政道(右),杨振宁院士陪侍在侧。

一九九八年十一月,由沈君山陪同,吴大猷以九十二岁高龄前往广州南沙,亲自领取“霍英东杰出终身成就奖”,获颁奖金港币一百万元。吴大猷并顺道返回广东高要,是为他自二十七岁离乡后第一次回到故乡。一九九九年三月起,三度进出加护病房,四月底一度病危。

二〇〇〇年三月四日下午二时三十五分,吴大猷病逝于台大医院,享寿九十五岁。

晚年吴大猷与杨振宁、李政道合影

诺贝尔物理学奖获得者李政道说:“吴老师为了中国的科学和教育事业献出了他毕生的精力,尤其是近三十多年他对台湾科学发展尽心尽力,做了极大的贡献。吴老师为人正直、诚恳、坦诚、热情、治学严谨。他一生忠实于中华民族的文化发展,他承继了我们固有的道德传统,发扬了近代的科学进步。吴老师他不仅是著名的、极有权威成就的、世界级的大物理学家,而且他就是庄子赞扬的真人,他有的知识是真知,他是我们的大宗师。”

时任国家主席江泽民拍发唁电:“吴先生毕生献身科学研究和教育事业,为中国科学发展作出了重大贡献,在世界物理学界享有盛誉。吴先生关心国家统一,致力于民族富强,并且为海峡两岸科技学术交流作出了杰出的贡献,为两岸同胞所赞誉。”

晚年的吴大猷

综吴大猷一生,志在学术报国,数十年来奉献于教育学术,潜心锐志,他是国际学界所敬仰的大师。他卓绝之风骨、博大的胸怀及耿直率真的性情,将永远活在国内外每一位怀念他的大众心中。

■作者简介

蔡登山

台湾著名文史作家,曾任电影公司营销部总经理及出版社副总编辑,沉迷于电影及现代文学史料之间,达三十余年。1993年起筹拍《作家身影》系列纪录片,任制片人及编剧,四年间完成鲁迅、周作人、郁达夫、徐志摩、朱自清、老舍、冰心、沈从文、巴金、曹禺、萧乾、张爱玲诸人之传记影像。

著有《人间四月天》《传奇未完——张爱玲》《鲁迅爱过的人》《张爱玲色戒》《何处寻你——胡适的恋人及友人》《梅兰芳与孟小冬》《民国的身影》《声色晚清》《一生两世》《多少往事堪重数》《情义与隙末》等数十本作品。

编辑 刘珂

(作者:晶报APP)
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