我國(guó)現(xiàn)代十位著名物理學(xué)家（二）

徐漢屏

吳大猷——中國(guó)物理學(xué)之父

吳大猷（1907.9.29-2000.3.4），廣東省高要縣人，著名物理學(xué)家，畢生獻(xiàn)身科學(xué)研究和教育事業(yè)，為中國(guó)科學(xué)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，在世界物理學(xué)界享有盛譽(yù)，被譽(yù)為中國(guó)物理學(xué)之父.

吳大猷1929年畢業(yè)于天津南開大學(xué)，在母校任教兩年.1931年赴美國(guó)密西根大學(xué)深造.1934年回國(guó)任教于北京大學(xué)，1946年起先后擔(dān)任美國(guó)密西根大學(xué)客座教授，哥倫比亞大學(xué)研究員，紐約大學(xué)客座教授，加拿大國(guó)家研究院理論物理組主任，瑞士洛桑大學(xué)客座教授，美國(guó)布魯克林理T學(xué)院教授，美國(guó)紐約州立大學(xué)物理系教授、系主任等職.1978年從紐約大學(xué)退休，長(zhǎng)居臺(tái)灣，先后擔(dān)任臺(tái)灣教育部科學(xué)教育委員會(huì)主委、臺(tái)灣中央研究院院長(zhǎng)，

吳大猷的學(xué)者生涯可大致分為三個(gè)時(shí)期：北京大學(xué)時(shí)期（1934-1946）、北美時(shí)期（1946-1978）和臺(tái)灣時(shí)期（1978年起）.他的研究領(lǐng)域涉及原子和分子理論、相對(duì)論、經(jīng)典力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的各個(gè)方面，尤其在原子和分子理論、散射理論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)方面具有獨(dú)創(chuàng)性.

吳大猷在原子和分子的一般理論方面做出了重大貢獻(xiàn).他的兩項(xiàng)研究為后來(lái)的工作開辟了道路，一項(xiàng)是關(guān)于重原子f態(tài)的計(jì)算，另一項(xiàng)是閉殼層電子激發(fā)態(tài)的計(jì)算.1933年他在《物理評(píng)論》上發(fā)表了兩篇文章.第一篇題為《重元素的低態(tài)》，報(bào)告了他關(guān)于鈾原子和鈾離子低態(tài)能級(jí)的計(jì)算結(jié)果.他認(rèn)為，鈾離子能級(jí)的相對(duì)位置應(yīng)該很類似于釙、釷和錒的相應(yīng)的離子能級(jí).這就等于給出了錒、釷、釙和鈾四個(gè)重要元素最低態(tài)的電子組態(tài)的信息.他肯定，93號(hào)以后的元素必定以5f電子為最低態(tài).于是他預(yù)言，中性的93號(hào)原子的正常態(tài)至少包含一個(gè)5f電子，因而有可能存在一個(gè)類似于周期表中稀土族的元素系，從鈾開始的化學(xué)性質(zhì)類似的14個(gè)元素.這就是說(shuō)，吳大猷通過(guò)f態(tài)的計(jì)算，預(yù)言了鈾后元素的存在.他的這一工作為鈾后元素的發(fā)現(xiàn)和M.C.麥耶爾對(duì)同類問(wèn)題的計(jì)算開了先河.從1940年開始，鈾后元素分別以各種方式被發(fā)現(xiàn).他的第二篇論文題為《兩個(gè)最低點(diǎn)的特征值問(wèn)題和重原子f態(tài)的量子虧損》，討論了前人沒(méi)有討論的具有兩個(gè)不對(duì)稱的最小值位勢(shì)的量子力學(xué)問(wèn)題.他用WKB（Wentzel-Kramers-Brillouin）近似法求解了波動(dòng)方程的本征值，并將結(jié)果用于某些原子能態(tài)的計(jì)算，特別是用以說(shuō)明量子虧損.對(duì)此，學(xué)術(shù)界評(píng)價(jià)吳大猷這一工作具有非常不尋常的意義.

吳大猷在原子光譜方面的一項(xiàng)工作已被Y.P.瓦施尼稱為“吳態(tài)”.“吳態(tài)”的存在，1967年已由P.費(fèi)爾曼和R.諾威克用實(shí)驗(yàn)所證實(shí).對(duì)于散射理論，吳大猷通過(guò)對(duì)原子和分子的電子碰撞激發(fā)和雙重激發(fā)研究，做出了貢獻(xiàn).他關(guān)于氦的雙重激發(fā)能態(tài)研究已被D.E.高耳登列入電子一原子散射共振研究的早期貢獻(xiàn).在統(tǒng)計(jì)力學(xué)方面，吳大猷把躍遷概率的概念同不可逆過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，為嚴(yán)密表述和深入理解不可逆過(guò)程的時(shí)間方向性也做出了功績(jī).

作為國(guó)際知名物理學(xué)家，吳大猷著有學(xué)術(shù)研究論文百余篇和《多元分子的振動(dòng)光譜學(xué)與結(jié)構(gòu)》等10多部專著.1975年吳大猷將他歷年教學(xué)講稿整理成《理論物理》，計(jì)7冊(cè)：①古典動(dòng)力學(xué)、②量子論與原子結(jié)構(gòu)、③電磁學(xué)、④狹義相對(duì)論及廣義相對(duì)論、⑤熱力學(xué)、氣體運(yùn)動(dòng)論及統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、⑥量子力學(xué)（兩冊(cè)），在臺(tái)灣出版.這部書由李政道介紹在北京重印，并寫了序言，李政道在序言中指出：“他的這一部《理論物理》，包括了‘古典至‘近代物理的全貌.1977年初，在臺(tái)灣陸續(xù)印出.這幾年來(lái)對(duì)該省和東南亞的物理教學(xué)界引起了很大的影響.”

上世紀(jì)70年代中期后，吳大猷開始關(guān)注物理學(xué)哲學(xué)問(wèn)題.他強(qiáng)調(diào)必須由科學(xué)本身的“第一手資料”出發(fā)進(jìn)行研究，這才是探索科學(xué)哲學(xué)的正途.他十分重視科學(xué)方法論，在科學(xué)方法上有許多獨(dú)到的閃光的思想.他的一些著作中，不但探討了科學(xué)，尤其是物理學(xué)的歷史發(fā)展，而且著重闡述理論的邏輯結(jié)構(gòu).他的一系列關(guān)于物理學(xué)發(fā)展與哲學(xué)的演講，于1975年出版，書名為《現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)的物理本質(zhì)和哲學(xué)本質(zhì)》.他認(rèn)為，一位物理學(xué)家，從對(duì)物理學(xué)的歷史和哲學(xué)的更深刻、更具批判性的理解中，會(huì)有助于更全面地了解物理學(xué)，此后，吳大猷一直關(guān)注物理學(xué)哲學(xué)和科學(xué)哲學(xué)的問(wèn)題.1988年，吳大猷在醫(yī)院病榻上寫出了《物理學(xué)的性質(zhì)、簡(jiǎn)史和哲學(xué)》.1989年又作了14次系列演講，并以《物理學(xué)：它的發(fā)展和哲學(xué)》為書名，于1992年出版.書中以大量篇幅討論物理學(xué)哲學(xué)和科學(xué)哲學(xué)問(wèn)題.對(duì)人文的關(guān)懷是吳大猷先生科學(xué)生涯中一個(gè)不可分割的有機(jī)組成部分.

吳大猷對(duì)于科學(xué)發(fā)展的最大貢獻(xiàn)，是培養(yǎng)了相當(dāng)多的科技人才.他曾向臺(tái)灣當(dāng)局爭(zhēng)取開放學(xué)生出國(guó)留學(xué)，并相當(dāng)重視國(guó)防等應(yīng)用科技的發(fā)展，堅(jiān)持向當(dāng)局爭(zhēng)取發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)教育，為臺(tái)灣培植了相當(dāng)多科技產(chǎn)業(yè)人才，為臺(tái)灣的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了最豐厚的基礎(chǔ).

吳大猷是一位受人敬重的物理學(xué)教授，楊振寧、李政道、李遠(yuǎn)哲都是他的學(xué)生.當(dāng)李政道和楊振寧得知他們獲諾貝爾物理獎(jiǎng)時(shí)，不約而同地向吳大猷老師報(bào)喜并致謝.吳大猷的研究生黃昆在固體物理學(xué)的發(fā)展方面，也做出了卓越的貢獻(xiàn).此外，一批骨干物理學(xué)家，如朱光亞、馬仕俊、郭永懷、馬大猷、虞福春等，都曾從他那里受益過(guò).

1992年5月，吳大猷在著名物理學(xué)家李政道陪同下回祖國(guó)大陸參觀訪問(wèn)并參加學(xué)術(shù)會(huì)議，并被北京大學(xué)授予名譽(yù)教授稱號(hào).1992年6月他被南開大學(xué)授予名譽(yù)博士學(xué)位.1992年7月被聘為西南聯(lián)大北京校友會(huì)名譽(yù)會(huì)長(zhǎng).他關(guān)心國(guó)家統(tǒng)一，致力于民族富強(qiáng)，并且為海峽兩岸科技學(xué)術(shù)交流做出了杰出貢獻(xiàn)，為兩岸同胞所贊譽(yù).趙九章——中國(guó)動(dòng)力氣象學(xué)創(chuàng)始人

趙九章（1907.10.15-1968.10.26），出生于河南開封，浙江湖州市吳興區(qū)人，氣象學(xué)家、地球物理學(xué)家和空間物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)動(dòng)力氣象學(xué)創(chuàng)始人、中國(guó)航天事業(yè)先行者，為中國(guó)人造衛(wèi)星事業(yè)做出杰出的貢獻(xiàn).

趙九章出身中醫(yī)世家，幼年就讀于私塾，預(yù)備從事文學(xué)，在“五四”運(yùn)動(dòng)影響下，改學(xué)科學(xué)，立志“科學(xué)救國(guó)”.1930年，他考進(jìn)了清華大學(xué)物理系.1935年7月，趙九章赴德國(guó)柏林公費(fèi)留學(xué)，研習(xí)動(dòng)力氣象學(xué)、高空氣象學(xué)和海洋學(xué)等課程.

1937年，趙九章在《現(xiàn)代氣象學(xué)之研究與氣象預(yù)報(bào)》這篇論文中，十分明確地提出了把數(shù)學(xué)、物理引進(jìn)氣象學(xué)領(lǐng)域的想法，同年，他在整理大西洋高空探測(cè)資料的基礎(chǔ)上，用求解數(shù)學(xué)、物理方程的方法，定量地討論了從熱帶高壓到赤道途中信風(fēng)主流中得到的水汽和熱量的多少問(wèn)題，在專業(yè)雜志上發(fā)表了論文《信風(fēng)帶主流間的熱力學(xué)》.這是他按自己的思路把數(shù)學(xué)、物理和流體力學(xué)的基本原理引進(jìn)到氣象科學(xué)中來(lái)的首次嘗試.該文發(fā)表后，立刻引起了國(guó)際氣象學(xué)界的重視，他也因此被譽(yù)為中國(guó)動(dòng)力氣象學(xué)的創(chuàng)始人，受到國(guó)際專家的矚目.

1938年，趙九章以中國(guó)人特有的勤勞與智慧，僅用三年時(shí)間就獲得了柏林大學(xué)的博士學(xué)位.那時(shí)正值抗日戰(zhàn)爭(zhēng)最困難的時(shí)期，大半個(gè)中國(guó)都成了抗戰(zhàn)區(qū).當(dāng)時(shí)，憑趙九章的社會(huì)關(guān)系和自身?xiàng)l件，他若要繼續(xù)留在國(guó)外，完全不在話下，可趙九章念念不忘的是用自己的學(xué)業(yè)報(bào)效祖國(guó)，因此毅然回到了災(zāi)難深重的祖國(guó).

1945年，趙九章針對(duì)30年代末40年代初由著名氣象學(xué)家C.G.Rossby等首先創(chuàng)立的大氣長(zhǎng)波理論的不足，率先以大氣長(zhǎng)波的臨界波長(zhǎng)理論，提出了行星波斜壓不穩(wěn)定概念，成為現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ)之一.

1946年，趙九章正式擔(dān)任中央氣象研究所所長(zhǎng)職務(wù).新中國(guó)臨近成立前夕，不甘心失敗的國(guó)民黨當(dāng)局威逼利誘，要趙九章將氣象研究所遷到臺(tái)灣，但趙九章決不屈服，他頂住國(guó)民黨當(dāng)局的脅迫，團(tuán)結(jié)全所同仁，堅(jiān)持不撤離大陸.

新中國(guó)成立后，趙九章任中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所所長(zhǎng)，“651”衛(wèi)星設(shè)計(jì)院院長(zhǎng).

趙九章十分重視氣象學(xué)的現(xiàn)代化建設(shè).50年代，他通過(guò)大量的工作和研究，及時(shí)提出氣象學(xué)要數(shù)理化、工程化和新技術(shù)化，并在T作中貫徹這一指導(dǎo)思想.這對(duì)中國(guó)氣象學(xué)的現(xiàn)代化有重大的指導(dǎo)意義.趙九章支持、鼓勵(lì)在天氣預(yù)報(bào)中應(yīng)用手算圖解法解微分方程，從而使中國(guó)的數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)育成長(zhǎng)起來(lái)，并培養(yǎng)了一批科技力量.他親自指導(dǎo)開展中國(guó)海區(qū)海浪及波譜的研究，研制出觀測(cè)設(shè)備和一整套觀測(cè)分析儀器，為認(rèn)識(shí)中國(guó)海域的波浪特征，開發(fā)海洋資源做出了貢獻(xiàn).趙九章支持應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)洞和先進(jìn)的測(cè)試儀器研究大氣湍流，在他的極力推動(dòng)下，建立了中國(guó)僅有的兩個(gè)臭氧觀測(cè)臺(tái)，為研究大氣中的臭氧成分打下了基礎(chǔ).

趙九章是中國(guó)人造衛(wèi)星事業(yè)的倡導(dǎo)者和奠基人之一.他積極促進(jìn)空間科學(xué)發(fā)展.從50年代后期開始，趙九章以極大熱情投入中國(guó)空間事業(yè)的創(chuàng)建工作.1958年，趙九章是中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所二部的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)衛(wèi)星研制的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，同年10月，他提出“中國(guó)發(fā)展人造衛(wèi)星要走自力更生的道路，要由小到大，由低級(jí)到高級(jí)”的重要建議.60年代三年困難時(shí)期，趙九章及時(shí)調(diào)整發(fā)展計(jì)劃，把主要力量放到投入資金和人力較少的氣象火箭，逐步開展其他高空物理探測(cè)，同時(shí)探索衛(wèi)星的發(fā)展方向.

60年代初期，中國(guó)科學(xué)院成功地發(fā)射了氣象火箭，箭頭儀器艙內(nèi)的各種儀器及無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng)、電源及雷達(dá)跟蹤定位系統(tǒng)等，都是在趙九章領(lǐng)導(dǎo)下由地球物理研究所研制的.他們還研制了“東方紅1號(hào)”人造衛(wèi)星使用的多普勒測(cè)速定位系統(tǒng)和信標(biāo)機(jī).20世紀(jì)60年代初，趙九章指導(dǎo)他的學(xué)生，研究了地磁擾動(dòng)期間史篤默捕獲區(qū)變化和帶電粒子穿人地磁場(chǎng)的機(jī)制等，并著有《高空大氣物理學(xué)》專著.在他領(lǐng)導(dǎo)下還完成了核爆炸試驗(yàn)的地震觀測(cè)和沖擊波傳播規(guī)律，以及有關(guān)彈頭再進(jìn)人大氣層時(shí)的物理現(xiàn)象等研究課題.

1964年秋，趙九章不失時(shí)機(jī)地向國(guó)務(wù)院提交了開展衛(wèi)星研制工作的正式建議，引起中央的重視.1965年10月起，在中國(guó)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)主持下舉行了衛(wèi)星建造總體方案的進(jìn)一步論證，會(huì)上趙九章提出了重要意見.負(fù)責(zé)實(shí)施人造衛(wèi)星發(fā)展計(jì)劃的651設(shè)計(jì)院成立后，趙九章主持科學(xué)、工程技術(shù)方面的工作.他對(duì)中國(guó)衛(wèi)星系列的發(fā)展規(guī)劃和具體探測(cè)方案的制訂，對(duì)中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星、返回式衛(wèi)星等總體方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的研制，起了重要作用.

趙九章是優(yōu)秀的科學(xué)家，也是熱心的教育家，培養(yǎng)了眾多的科學(xué)人才.他勤于治學(xué)，也熱心育人，中國(guó)一些著名氣象學(xué)家大都受過(guò)他的指導(dǎo).趙九章重視基礎(chǔ)教育，他任地球物理所所長(zhǎng)期間，一手創(chuàng)建了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球物理系，提出以“所系結(jié)合”的方式辦系，親自主講高空物理學(xué)并指導(dǎo)研究生.趙九章鼓勵(lì)學(xué)生要有自己的創(chuàng)見，注意培養(yǎng)民主的學(xué)術(shù)氣氛.他組織的海浪組、磁暴組等研究集體，每周舉辦學(xué)術(shù)討論會(huì)，中心發(fā)言之后，接著是熱烈的爭(zhēng)辯.在這個(gè)研究集體中，進(jìn)行各種日地相關(guān)現(xiàn)象的研究，取得了一批具有國(guó)際水平的成果，為中國(guó)空間物理研究奠定了良好的基礎(chǔ).

趙九章未能等到1970年4月24日那一刻.當(dāng)中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星上天時(shí)，這位享譽(yù)國(guó)內(nèi)外的卓越科學(xué)家已于一年半前去世.

人們是不會(huì)忘記這位把自己全部心血傾注在科學(xué)事業(yè)的科學(xué)家的.1985年，趙九章獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng).1997年，在趙九章先生誕辰90周年之際，由王淦昌等44位著名科學(xué)家倡議，并經(jīng)中央批準(zhǔn)為趙九章先生樹立銅像，以緬懷他為中國(guó)的科學(xué)事業(yè)所做出的貢獻(xiàn).1999年在國(guó)慶50周年之際，中共中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委隆重表彰為研制“兩彈一星”做出突出貢獻(xiàn)的23位科技專家，并授予“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆?，趙九章是其中一位.