 2022逢《物理》刊庆50周年，我们精选了50篇文章，代表历年所有的作品，献给广大物理学工作者，以及正在学习物理学和对物理学感兴趣的朋友们。让我们重温品读，一起感悟物理科学的真谛，领略学科大家的风采。 |作者：沈克琦 （北京大学物理系） 本文发表于《物理》1995年第3期 ■推荐理由 西南联大物理系培育人才的成绩十分突出，为学界所公认。她的本科生和研究生中有诺贝尔物理学奖（1957）得主杨振宁和李政道，国家最高科学技术奖（2001）获得者黄昆，两弹一星功勋奖章（1999）获得者郭永怀、陈芳允、邓稼先、朱光亚，两院院士钱伟长、胡宁、张恩虬、李正武、高鼎三、应崇福、戴传曾、李荫远、萧健、徐叙珞、黄祖洽、李德平等。本文全面、翔实地介绍了该系教学、科研、教师队伍等情况，对于读者理解该系为何能取得如此辉煌的成就会有所裨益。 北京大学是我国培养物理学本科生最早的学校。1902年，京师大学堂（北京大学前身）开办预备科和速成科。速成科下设仕学馆和师范馆，学制三至四年。师范馆设数学物理部，当年招生。这是我国数理方面高等专业教育的开端。1904年，从速成科选派学生出国留学，1909年学成回国任北京大学物理学教习的何育杰即为其中之一。1913年夏，北京大学理科本科理论物理学门（不久改为物理学门）正式招生。1916年，第一届学生丁绪宝等五人毕业，他们是我国最早的物理学本科毕业生。1934年，物理系开设研究院课程，一些助教兼做研究生。1935年，马仕俊、郭永怀、赵松鹤被录取为研究生并入学。到1937年，物理系已开设系统的研究生课程。1918年，北京大学开始设立“系“这一级行政机构。先后担任系主任（早期称系教授会主任）的有何育杰、张大椿、颜任光、丁燮林、李书华、夏元瑀、王守竞、饶毓泰等人。1937年时，饶毓泰任物理系主任兼理学院院长，物理系教授还有吴大猷、朱物华和郑华炽。除吴大猷1937—1938年请假去四川大学任教一年外，他们都在长沙临时大学和西南联合大学任教。 清华大学物理系于1925年开始招收本科生。1929年，第一届学生毕业，有王淦昌、周同庆、施士元、钟间等四人。此后人才辈出。1925年，叶企孙到清华大学任物理系副教授，1926年升教授并任系主任。清华大学物理系是叶企孙一手创办的。1925年前留美预备班物理由梅贻琦讲授。在1925—1928年期间，物理系教授仅叶企孙一人，全部物理类课程都由他讲授。从1928年起，先后聘到吴有训（1928）、萨本栋（1928）、周培源（1929）、赵忠尧（1932）、任之恭（1934）、霍秉权（1935）等教授，师资阵容在各大学中是最强的。1937年，萨本栋离校，聘孟昭英任教授。1930年，清华大学研究院开始招收物理学研究生，陆学善入学，1933年毕业。抗日战争前已开出了一系列研究生课程。读过研究生的还有赵九章、傅承义、胡乾善、王竹溪、张宗燧、彭桓武、钱伟长、谢毓章、黄席棠等人。1937年后，上述教授中除赵忠尧于1937—1938年请假去云南大学任教一年外，都到长沙临时大学和西南联合大学任教。经叶企孙推荐，自1934年起，清华大学的物理系主任改由吴有训担任，叶企孙原兼任的理学院院长职务自1937年2月起也由吴有训担任。 南开大学物理系是1922年由留美归来的饶毓泰教授创办的。创办的第一年，教授仅饶毓泰一人，1923—1924年，增加一位美国博士P. I. Wold。1924年，Wold离去，陈礼教授到校。陈礼负责交流电、无线电课程和实验室工作，其他物理课程均由饶毓泰讲授。吴大猷、郑华炽是饶毓泰在南开时的学生。1929年，饶毓泰去欧洲从事光谱学研究，系务工作暂由卢祖诒教授主持，后来由王恒守教授任系主任。1933年，饶毓泰到北京大学任系主任。1937年时，南开大学物理系有王恒守、祁开智两位教授。他们均未到长沙临时大学工作。 抗日战争前的北京大学物理系和清华大学物理系都很重视开展科学研究工作。在十分困难的条件下，不仅开展理论物理研究，还千方百计建设实验室和吹玻璃室、金工车间等，积极开展实验研究，成为当时我国进行物理学研究和培养高质量物理人才的重要基地。这种开拓进取精神在西南联合大学时期得到了继承和发扬。 1937年时，清华大学、北京大学物理系的教授阵容均属国内一流，科研和教学在国内均名列前茅，因而在1937年夏，三校汇合组成的长沙临时大学（1938年更名为西南联合大学）物理系在各方面均位居全国之冠。三校物理系过去一直有着密切的合作关系，如教授互相兼课，联合举行学术讨论会，互相借用科研仪器设备，联合邀请国外知名学者来华讲学等。法国的朗之万教授，丹麦的N · 玻尔教授就是那时来中国的。所以在西南联合大学时期，三校物理系教师们亲密无间地合作是有很好基础的。 2.1.1 必修课程（括号内为学分数，下同） 2.1.2 选修课程 可任选全校各系所开课程。本系曾为本科生开设过的选修课有∶物性论（3），应用电学（4），声学（3），普通天文学（3），天文物理学（3），实用无线电（6），实用无线电实验（2），大气物理（2）。高年级学生还可选修研究院课程。 2.1.3 毕业论文（1.5学分） 2.3.1 本科课程 （1）普通物理∶吴有训、赵忠尧、郑华炽、张文裕、马仕俊、王竹溪、许浈阳（师范学院理化系教授）。 （2）力学∶刘晋年（数学系教授）、周培源、赵忠尧、马仕俊。 （3）电磁学∶霍秉权、吴有训、吴大猷、赵忠尧、叶企孙。 （4）热学∶郑华炽、叶企孙、王竹溪。 （5）光学∶饶毓泰、郑华炽、虞福春（讲师）。 （6）无线电学∶任之恭、孟昭英、朱物华、马大猷（电机工程系教授）。 （7）近代物理∶吴有训、吴大猷、霍秉权、饶毓泰、郑华炽、周培源。 （8）实用无线电∶任之恭、张景廉（教员）。 （9）应用电学∶朱物华。 （10）物性学∶叶企孙、张文裕。 （11）微子论（即气体分子运动论）∶叶企孙、王竹溪、马仕俊。 （12）普通天文学：戴文赛（天文研究所研究员）。 （13）天文物理学∶戴文赛。 （14）声学∶张文裕。 （15）大气物理学∶赵九章。 （16）普通物理示教实验表演（每两周一次）许浈阳。 2.3.2 研究院课程（括号内为学分数） （1）流体力学（6）：周培源。 （2）电动力学（3）：周培源、王竹溪。 （3）统计力学（3）：王竹溪。 （4）量子力学（6）：吴大猷、王竹溪、马仕俊。 （5）理论物理（6）：马仕俊。 （6）物理学基础（3）：吴大猷（本科生选习本课时，按4学分计）。 （7）动力学（2）：王竹溪。 （8）X射线及电子（6）：吴有训。 （9）广义相对论（3）∶周培源。 （10）光之电磁论（3）：饶毓泰。 （11）高等力学（3）：吴大猷。 （12）量子力学与原子光谱（3）：吴大猷。 （13）量子化学（3）：吴大猷。 （14）放射性与原子核物理（6）：张文裕、霍秉权。 （15）原子核、场论（3）：马仕俊。 从以上课表可以看出，一门课程几位教授均可开设，每位教授能开多门课程。不少课程是由从事该学科研究的专家讲授的。所开课程几乎涉及近代物理的各个领域，因而可以说，教学质量是一流的。杨振宁在80年代回忆西南联合大学生活时的话反映了物理系教学的成功∶“西南联合大学是中国最好的大学之一。我在那里受到了良好的大学本科教育，也是在那里受到了同样良好的研究生教育，直到1944年取得硕士学位。……课程都非常有系统，而且都有充分的准备，内容都极深入。直到今天我还保存着当年听王先生讲授量子力学时的笔记，它对我仍是有用的参考资料。……我在物理学里的爱憎主要是在该大学度过的六年时间里（1938—1944）培养起来的。” “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。……吴先生对我发生很大的影响，是因为我的联大学士论文是跟他写的。……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起源于那年吴先生的引导。”（杨振宁和李政道正是由于提出弱作用下宇称不守恒的理论而同获1957年诺贝尔物理奖。）“为了写硕士论文，我去找王竹溪先生。那时他是很年轻的教授，刚从英国回来不久。在王先生的指导下我写了一篇论文，是关于统计力学的。这篇论文把我引导到统计力学的领域。以后40年间，吴先生和王先生引导我走的两个方向——对称原理和统计力学——一直是我的主要研究方向。” 抗日战争时期，许多大学仓促内迁，实验仪器丧失殆尽，实验课程难以开出。西南联合大学领导十分重视实验教学在培养科学人才中的作用。1937年9月，组成理工设备设计委员会，物理系的饶毓泰、吴有训均为委员。1938年1月19日，长沙临时大学决定迁昆明，2月14日推定各系在香港订购仪器的负责人∶物理系吴有训，电工系任之恭，化学系张大煜、钱思亮，生物系张景钺。1938年6月，又得到中华教育文化基金董事会补助的理工设备费10万元。此后，从国内外购得的仪器设备经越南海防和滇越铁路陆续运至昆明。物理系于1939年按萨本栋著《普通物理学实验》开出了一学年的普通物理实验，每周一次。以后还开出电磁学实验（一学年，每周一次），光学实验（一学年，每周一次），无线电实验（一学年，每周一次），近代物理实验（6个实验）。在四年学习中，每年都有物理实验课程，保证了对学生较全面的培养，这是十分难能可贵的。在日本飞机经常空袭昆明时期，有的实验室每次做完实验后就把贵重仪器放进半埋在地里的200 L大汽油筒中，到做实验时再取出，1939年后实验教学从未中断。 西南联合大学物理系人才辈出，在物理系本科和研究院毕业或肄业的学生中有∶诺贝尔物理奖获得者杨振宁和李政道、国际著名物理学家黄昆、国际知名的电机工程学家张守廉和天文物理学家黄授书；研究生和本科生当选为中国科学院院士（1994年前称“学部委员”，1994年改称“院士”，本文中一律称“院士”）的有∶郭永怀、钱伟长、黄昆、应崇福、胡宁、张恩虬、陈芳允、李整武、高鼎三、戴传曾、李荫远、萧健、朱光亚、邓稼先、徐叙瑢、黄祖洽、李德平等共17人。 2.5.1 本科毕业统计
这些毕业生对我国教育、科学、国防和生产等方面的建设和发展作出了重要贡献。根据73名有据可查的毕业生从事的工作的统计，有38人在国内外高等学校任教授；18人在中国科学院和工业部门研究所任研究员；5人在国防部门负责高层科技领导工作；4人在部队院校任教；3人长期献身于中学教育；3人在工业和贸易部门担任负责工作；2人担任出版社的领导职务。 2.5.2 研究院毕业生统计 抗日战争时期物质条件极差，物理系的教授们并未因此放松科学研究工作，他们不仅自己做研究，而且还带领青年教师和研究生进行研究；不仅开展了理论工作，还千方百计克服种种困难开展实验研究，取得研究成果。清华大学无线电研究所和金属研究所位于昆明北郊大普吉村，那里的人员都进行物理学方面的科研工作。 据不完全统计，西南联合大学物理系师生，包括清华大学两个研究所在内，在西南联合大学时期，发表于国内外学术期刊上的论文108篇（其中包括西南联合大学教授学术休假出国时在国内外发表的论文和西南联合大学师生做出的研究成果而于1947年发表的论文，但不包括西南联合大学师生出国攻读学位时发表的论文和学成回国前在国外发表的论文）。在国外发表50篇，分别刊载在下列期刊上∶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）。在国内发表的论文58篇，分别刊载于中国物理学报（30篇），科学记录（17篇）和清华大学理科研究报告（11篇）。 在战时十分困难的条件下取得这么多科研成果是十分难得的，在世界上也是少有的。西南联合大学物理系是当时我国首屈一指的物理学研究基地。下面就这些研究所涉及的学科、研究情况和研究人员作一简要介绍。 周培源留美时的博士论文就是广义相对论方面的，回国后继续研究。1936—1937年学术休假赴美参加爱因斯坦主持的相对论讨论班。在1939年发表有关弗里特曼宇宙的论文2篇，从一个新的角度探讨弗里特曼宇宙，使弗里特曼宇宙的度规表达式的求解大大简化。 抗战开始后周培源为将科技服务于抗日，曾自学空气动力学、弹道学。1938年开始，他改为研究应用价值较大的湍流理论。此后即带领一批师生开展湍流研究，共发表论文11篇，在1940年发表的文章中他首次提出需要研究湍流的脉动方程，并用求剪应力和三元速度关联函数满足动力学方程的方法建立起普遍湍流理论。1943—1945年，周培源在美国进一步完善和发展了1940年提出的思想，发表了《关于速度关联和湍流脉动方程的解》一文。该文在国际上发展成为湍流的模式理论。和周培源一起研究湍流的青年师生有胡宁、林家翘、黄授书、张守廉等人。 饶毓泰、吴大猷和郑华炽原来都从事这一领域的研究。在西南联合大学期间，他们和他们指导的青年师生江安才、薛琴访、沈寿春、虞福春、黄昆、苟清泉等在这个领域开展了大量的研究工作，共发表论文26篇。这些论文涉及苯的拉曼光谱、烃分子、卤代烃分子、CO、线性不对称三原子分子、氦原子、锂原子、Na- 离子、电子分子碰撞激发以及大气上层氮原子存在问题、北极光、日冕谱线等问题。其中吴大猷单独发表12篇，吴大猷与他人共同发表6篇，饶毓泰、黄昆等发表8篇。此外，钱伟长还发表有关原子光谱的论文2篇。吴大猷在此期间写成专著《多原子分子结构及其振动光谱》，以纪念北京大学成立40周年。该书由北京大学出版部出版（1940），国内外学术界予以好评，中央研究院为此授予吴大猷“丁文江奖金”（首次颁发）。此书在美国很快翻印出版，并出了第二版。在第二版中，吴大猷增加了“补编”。在很长时间内该书是本领域的重要参考书。值得特别一提的是，在昆明北郊岗头村一间泥墙泥地的房子里，吴大猷和青年教师一起利用由北平运到昆明的光学元件组装成一台大型摄谱仪，由于条件限制，它被安装在砖墩木架上，可说是世上绝无仅有的一台装置。吴大猷用它与一台低压汞弧灯（马大猷从美国带回）进行了拉曼光谱实验研究，并取得了一些结果。这种精神和作风堪为后辈楷模，可敬可佩。 王竹溪留学英国时从事统计力学研究。1938年回国到西南联合大学后，在热力学、统计力学方面单独发表论文8篇，与梅镇岳共同发表吸附的统计理论论文1篇。在他的指导下，林家翘、杨振宁、李荫远发表有关超点阵统计力学和数学方面论文5篇。西南联合大学师生在此领域共发表论文15篇，成为另一个活跃的领域。杨振宁的硕士论文《超晶格统计理论中准化学方法的推广》就属于这个范畴，而这一段经历对他以后的科学研究产生了深远的影响。 1941年，在英国留学的马仕俊学成归国。他在西南联合大学授课，同时继续进行介子理论和量子场论的研究，并指导薛琴访、虞福春进行这方面的研究。他们共发表论文11篇，其中马仕俊单独发表8篇。 这方面发表的论文共6篇，其中有张文裕和王承书的有关β蜕变数据分析论文2篇，赵忠尧和他指导下的杨约翰撰写有关中子共振吸收与核能级间隔的实验和理论分析论文2篇，张文裕的有关轻核能级论文1篇，任之恭、谢毓章合写有关铍核人工蜕变论文1篇。 吴有训长期进行X射线吸收和散射的研究，在西南联合大学时和胡玉和、孙珍宝发表X射线吸收论文2篇。 余瑞瑛1938年底由英国回国，在清华大学金属研究所进行X射线晶体结构分析的理论及实验研究，自制X射线分析设备和元件，提出X射线衍射数据分析的新综合法和由相对强度决定绝对强度的方法，这些开创性的工作在国际晶体学界获得好评。他单独发表论文10篇，与赫崇本合写论文2篇，与黄培云合写论文1篇，合计共13篇。 清华大学无线电研究所在任之恭、孟昭英、叶楷、范绪筠等领导下进行电子学许多方面的理论及实验研究。1937年前，清华大学购进一台真空管制造机。该机运抵昆明后，无线电研究所即用它制作了一些常规的或专供实验研究用的真空管，并进行有关电子管性能及氧化物阴极发射等方面的研究。在西南联合大学期间，电子学方面无线电研究所共发表论文18篇。其中有∶叶楷有关电子管结构与性能的论文3篇；叶楷、慈云桂等有关振荡器、放大器线路的论文3篇；孟昭英有关三极管板极调幅论文1篇；任之恭有关超高频电子学论文3篇；范绪筠有关氧化物阴极热电子发射、光电子发射、磷光、金属间和金属半导体间电接触、气体导电等方面论文7篇。此外，任之恭和罗远祉、周国铨、官知节一起观察了1944年7月20日日全食时电离层的变化，在Phys. Rev. 上发表论文1篇。此外，工学院电机系教授马大猷曾在1945学年度兼授物理系无线电原理课，他在国内外期刊上发表有关声学的论文6篇，未计入上述论文总数内。 特别值得一提的是∶生物系教授汤佩松与物理学教授合作进行了生物物理方面的研究，发表论文2篇；王竹溪、汤佩松合作用热力学研究活细胞中的水分问题，发表论文1篇；赫崇本、沈淑敏、汤佩松、余瑞璜合写有关用X射线研究蚕吐丝过程中蚕丝结构变化的论文1篇；汤佩松还曾与任之恭合作用微波处理种子、花粉、蛙卵、蚕卵等。这些都是开创性的探索研究。 西南联合大学物理系师资队伍在国内是首屈一指的。物理学教授中有对我国物理学事业作出卓越贡献的元老饶毓泰、叶企孙和吴有训；有学术造诣很深、学术上十分活跃、抗日战争前即在清华大学、北京大学任教的周培源、吴大猷、赵忠尧和任之恭；有一批抗战开始前后学成归国的孟昭英、余瑞璜、范绪筠、王竹溪、张文裕和马仕俊，他们中的许多人在西南联合大学任教授时年龄不足30岁；西南联合大学物理系还有一批清华大学和北京大学毕业的讲师和助教。 据统计，物理系教授在1948年当选为中央研究院院士的有∶饶毓泰、叶企孙、吴有训、吴大猷、赵忠尧等5人先后当选为中国科学院院士的有∶饶毓泰、叶企孙、吴有训、周培源、赵忠尧、张文裕、余瑞磺、王竹溪、朱物华、孟昭英等10人。西南联合大学物理系讲师、助教中（在联大毕业者不包括在内），先后被选为中国科学院院士的有∶钱伟长、郭永怀、葛庭燧、慈云桂等4人。此外，在物理系教过课的马大猷、赵九章等2人也被选为中国科学院院士。 4.1.1 饶毓泰（1891—1968） 4.1.2 吴有训（1897—1977） 4.1.3 叶企孙（1898—1977） 4.1.3 周培源（1902—1993） |
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