中国物理学之父吴大猷(「南开人物志」系列专栏 第八期——“中国物理学之父”吴大猷)

发布:2022-09-07 22:44:08
中国物理学之父吴大猷(「南开人物志」系列专栏 第八期——“中国物理学之父”吴大猷)

生平简介:吴大猷,笔名洪道、学立,广东高要人,出生于广州府番禺县(今广州)。著名物理学家、教育家,被誉为中国物理学之父。吴大猷1929年毕业于南开大学,1931-1933年在美国密歇根大学获得硕士和博士学位。1933-1934年在美国作光谱学、原子和原子核物理学方面的研究。回国后,在北京大学、西南联大任教,历任北京大学物理学教授,西南联合大学教授,国科指导会主任委员等职。1939年获中央研究院丁文江奖金,1943年获教育部第一等科学奖金。1948年被选为中央研究院第一届院士。

吴大猷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。在西南联大任教的八年期间,吴大猷主要负责的科目为电磁学、近代物理、量子力学和古典力学等等,在这方面也培育出许多杰出的人才,李政道和杨振宁便是其中最著名的两位。

01 科举名门,传承书香

(吴大猷孩童时期两岁的照片)

吴大猷的祖父吴桂丹 (1855-1902),字万程,号秋舫。清光绪二年(1876)应考秀オ名列第一; 光绪五年(1879)赴省应乡试中举人; 光绪十五年(1889)赴京殿试中进士,选翰林院庶吉士;光绪十八年(1892)授翰林院编修,历充国史馆协修、功臣馆纂修官 : 光绪二十七年(1901)以记名御史用;光绪二十八年(1902)六月十二日病逝于京邸,享年48岁。生前设专室珍藏书籍金石以承传,是名副其实的书香世家。

吴大猷的父亲吴国基(1879-1911)于光绪二十六年(1900中举。曾任驻美国使馆随员,到东北办洋务,逝于任所,享年32岁。此时,吴大猷年仅5岁,母子由其伯父吴远基(1876-1956)供养,吴远基在光绪二十三年(1897)成为拔贡,官至曲周县知县。辛亥革命后从事工商业,在天津开办油厂,任天津广东学校校长。吴远基兄弟情笃,其弟吴国基去世后,他把年幼的侄儿吴大猷从广东带到天津,负责供养母子俩,还让吴大猷就读于南开中学。

02 发蒙启蔽,稍通解耳

(青年时期的吴大猷)

吴大猷先生自14岁至24岁在南开生活了10年:南开中学4年,南开大学4年,又在南开大学任教2年。他说:这10年“是性格、习惯的形成,求学基础的训练的重要时期”,“这十年决定了我这一生的为人和工作。”

他对南开感情甚笃。赤子心怀,老而弥坚。他从60年代中期起,就利用教研之余撰写回忆文章,如《求学的回忆》《十年的南开生活》《怀念饶毓泰(树人)师》《南开大学和张伯苓》等。动情的回忆,表达了老人对南开的怀念。

1925年春,吴大猷读高二,决定以同等学力去考南开大学的矿科。结果以高分录取,跳级成功,就此进南开大学之门。后来他转入物理系,得到饶毓泰教授的悉心指导,从此在物理科学上开拓进取,以至后来教学育人,研究攻关,毕生奉献,获得卓越的成就。

大学三年级时,吴大猷开始做助教,用所得的收入去买英文原版的物理书籍。1929年以理科成绩第一名从南开大学毕业。当时学生人数不多,师生之间的关系很融洽,饶毓泰和吴大猷因而成为挚友。

03 在密歇根大学读博士和博士后

饶毓泰(左一)、吴大猷(右一)

1931年,在饶毓泰及叶企孙两位教授大力推荐下,吴大获得了中华教育文化基金董事会研究奖学金,去美国密歌根大学求学。

20世纪20-30年代,物理学的主流是原子和分子结构研究。密根大学物理系是红外光谱研究的发祥地。吴大猷于1931年9月到密歇根大学。他先随系主任蓝得尔教授进行红外光谱实验研究。几个月的研究使他不仅受到了良好的专业训练,并且在二氧化碳、氧化氮等分子的红外光谱方面获得许多研究成果。在这期间,他把红外光谱仪的直线狭缝改成弧形,提高了它的分辨本领。他的这项发明后来被制造红外光谱仪的帕金埃耳末工厂采用。1932年6月获硕士学位后,他在理论物理学家高德斯密的指导下作博士论文,1933年6月获博士学位,成为中国历史上第三位获得博士学位的理论物理学家。之后,他回到祖国,并应邀到北京大学物理系任教。不久,他又在中华教育文化基金会的资助下赴密歇根大学再进行1年的博士后深造,研究原子及分子理论和实验。

(吴大猷在密歇根大学获得博士学位)

04 把量子力学带到中国

1934年夏天,年仅27岁的吴大猷接到已荣任北京大学理学院院长、兼任物理系主任的饶毓泰老师寄来的聘书,不久即乘船回国就任北京大学物理系教授。吴大猷到了北京大学后做的第一件事就是把他在密歌根大学学到的最新的物理学引进中国。吴大猷刚到北京大学就得到一笔不少的经费,开始把物理系建立起来。当时最重要的物理学科是光学,在量子力学中的实验几乎平都和光学有关。吴大猷利用他在美国求学时建立的关系,向最好的制造商购买了当时世界一流的仪器。在北京大学的3年中,吴大猷完成了许多重要的理论工作,研究成果都刊登在世界级的物理学报上,共发表了15篇论文,其中有不少是非常重要的论著。吴大猷就是这样在中国国土上奠定了其学术地位,几乎所有从事高等物理研究的学者都知道吴大猷其人,还知道他的工作的重要性。这对当时落后的中国物理学而言,具有十分重要的奠基意义。

(吴大猷与妻子阮冠世)

在这段时间,吴大猷最重要的教育工作是把量子力学带到中国来,在北京大学进行系统的教学。仅仅就把量子力学介绍到中国来这件事本身,吴大猷已经可以当之无愧地成为“中国物理学之父”。当然,在吴大猷对中国物理界的无数贡献中,这件事还是次要的。

“七七事变”发生后,日本军队越过卢沟桥,全面发动侵华战争,北京大学、清华大学辗转搬迁到云南昆明,与南开大学合并为国立西南联合大学,把三所大学疏散的教授集中在了一起。1938年冬,吴大猷写了一本关于“多原子分子的结构及振动光谱”的专论。书在内陆印刷困难,因此吴大猷托饶毓泰老师去上海探望女儿的时候,将书稿带去上海尚未被日本占领的租界中的出版公司出版。这本在半年内、战时极为困苦的环境中写成的书,成了多年来多原子分子这学科的权威教科书及参考书。在当时,它甚至是唯一讨论到多原子分子的书,那个时代的物理学家都读过这本书。由于这本书,吴大猷得到了世界的青睐。

在北京大学和西南联大任教期间,吴大猷指导的本科生、研究生中成就卓越的众多,除了早已闻名于世的诺贝尔物理学奖得主李政道、杨振宁之外,还有黄昆、朱光亚、马大猷、张守廉、黄授书、李荫远等著名的资深学者、教授专家。此外一些外国杰出的科学家也称自己曾受吴大猷的教益,1951年诺贝尔物理学奖得主西博格在1985年见到吴大猷时高兴地说:“当年能获得诺贝尔奖,应该归功于您的论文。”足见其影响深远。

(西南联大校舍)