胡勝華,科學史博士,科學出版社副總編輯
王守敬實際上是中國取得世界級理論物理成就的第一人。 他本來可以成為我國優質理論物理成長的“核心”,而且他也獲得了極好的成長條件:先后獲得了浙江大學和北京大學物理系主任的職位,但這個美麗的而天然“水晶”則沒有發生生長過程。
一、吳大猷眼中的中國物理學
20世紀90年代中期,李政道催促吳大猷、王淦昌兩位老師寫一些回憶錄,介紹中國物理學的萌芽和早期發展。 王淦昌是李政道在浙江大學讀書時的老師,吳大有是他在西南聯大讀書時的老師。 無論是從學術經歷還是學術成就來看,他們二人應該是講述“20世紀上半葉中國物理學史”故事的最佳人選。 內地名人越老越忙碌,書寫歷史也變得謹慎。 王淦昌先生不太可能在這方面留下什么系統的著作。 1997年,90歲的吳大猷在臺灣大學和新竹清華大學教授“中國物理”。 “發展史”講座,海峽兩岸學者整理了講座材料并出版了《中國早期物理學史發展回憶》一書。
吳大猷一開始很不愿意談這個話題,但麻煩也就不那么重要了。 他擔心說真話會得罪別人,說好話又覺得不舒服。 但他也承認,“說實話,想了一會兒,我想我可能是最有資格書寫這段歷史的人。” 確實,“李陽”跟他學習[1],黃坤幫他喂豬[2],開辦北大南開西南聯盟[3],并在美國、加拿大獲得廣播播音員的聲譽及中國大陸[4]。 中國物理學界有多少人有他的資格? !
吳大猷對中國物理學史的評論可以說是灑脫、不做作、直截了當。 他的眼光非常高遠,對中國物理機構和物理學家的利弊的看法與常人不同。
以下是吳大猷對那個時代一些著名中國物理學家的評價:
胡剛夫、饒玉泰、葉其蓀、吳又訓、謝玉明——他們是“非常重要的人”(這是從培養下一代的角度考慮的);
周培源——一個真正懂得相對論的人;
王明珍——她寫的論文很有名;
趙忠堯——在伽馬射線散射方面做了非常好的、原創性的工作;
錢三強——一個非常活躍、聲譽很高的人;
葛廷燧——他的研究工作具有相當的地位;
胡寧——一個真正在相對論方面做出過貢獻的人;
林家橋——對湍流問題做出了巨大貢獻;
于瑞璜——從事X射線研究并做出了一些貢獻;
……
對于大多數著名物理學家來說,吳先生只是三言兩語簡單提及了他們的主要工作,很少有任何贊揚。
上面這段話,只是為了讓本文的主角王守敬隆重亮相。
吳大猷對王守敬的作品給予了他所能給予的最高評價,稱贊他的才華:“他是一個極其聰明的人”、“王先生的文章很有名”。 “量子力學一發展起來,他就搭上了第一趟列車。” 讀完全書,對王守敬如此暖心的評價,絕無僅有!
我還聽到我的導師錢林昭院士對王守敬“聰明絕頂”的評價說得淋漓盡致。
王守敬是誰? 我相信現在物理學界甚至沒有多少人認識他,更不用說他的“名聲大噪”的工作和他的人生曲折了。
2、唯一參加20年代理論物理“狂歡節”的中國人
王守敬的家族非常顯赫。 他的祖先是明代文淵閣學者王浩。 父親王繼同曾在京師同文閣任數學老師,后任中央研究院工程研究所專任研究員。 王守武院士、王守玨院士是其弟弟,何澤慧院士是其表弟。
王守敬1904年12月24日出生于蘇州,20歲畢業于清華學校,赴美國留學。 1926年和1928年分別獲得哈佛大學碩士學位和哥倫比亞大學物理學博士學位。1928-1929學年在威斯康星大學物理系從事博士后研究。 1929年秋完成學業回國。
王守敬留學期間,恰逢量子力學的建立和蓬勃發展以及美國物理學復興的開始。
該方程于1926年建立,在隨后的幾年里,該方程自然而然地被用來處理原子和分子光譜、介電常數、磁化率、化學鍵等各種問題。 一大批研究成果涌現。 20世紀20年代后半葉,它得到了一些人的認可。 物理學家認為這是理論物理學的“狂歡”時期。 這場狂歡主要是由歐洲物理學家發起的,后來只有一小部分來自美國的團隊加入。 在這支美國年輕物理學家隊伍中,居然有一位中國學生王守敬,他是唯一參加狂歡的中國人。
2000年發表文章《王守敬的量子力學研究成果及學術背景》(《中國科技史資料》2000年第03期),詳細介紹了王守敬的工作。 這里僅作一般性介紹。
20年代初,美國的理論物理學還相當薄弱。 美國物理學界的一些有識之士迫不及待地想要趕上歐洲迅速發展的量子物理學。 歐洲多位著名物理學家相繼受邀講授理論物理新思想。 EC是哈佛大學物理系的青年教師,被譽為美國第一位量子物理學家。 他是第一位在美國大學教授量子物理的美國教師。 他也是中國資深物理學家胡剛夫的同學。 JH Van Vleck、JC等國際著名理論物理學家均出自他的弟子之手。 哈佛大學也成為當時美國最重要的量子物理教學和研究中心。 王守敬對新興量子理論的興趣和良好的理論物理素養源于他在哈佛大學的學習。
1926年,王守敬獲得哈佛大學碩士學位,后轉入哥倫比亞大學物理系繼續攻讀博士學位。 當時,中國留學生在求學期間一般要轉學一兩次,以拓寬研究視野、增進對美國學術界的了解、體驗不同的學術風格。
王守敬一來到哥倫比亞大學,立刻就結識了幾個志同道合的朋友。 其中就有拉爾夫,他剛剛結束歐洲博士后之旅,回到哥倫比亞大學擔任物理系講師。 Rabi 等人的論文 II。 拉比因發明核磁共振獲得1944年諾貝爾物理學獎,后來成為著名的理論物理學家。 當時哥倫比亞大學沒有理論物理學家,所以幾個年輕人自發組成了一個理論物理自習小組。 小組成員大約每周聚會一次,通常在周六或周日。 每次都有人匯報一下最近讀到的重要理論物理文獻,大家都在討論。 聚會從上午11點一直持續到下午。 討論結束后,大家一般都去中餐館吃飯。 此時,王守敬成為了唯一的專家。 他會讓大家嘗試一些正宗的中餐,而不是油炸食品。 內臟。
理論物理自習組成員(左一:王守敬、左二:、右一:II·拉比(1944年諾貝爾物理學獎獲得者))
王守敬和幾位年輕人都是自學成才,在研究波浪力學方面有著豐富的經驗。 經過一番討論,他們想試試自己的技能,嘗試用它來解決一些實際問題。 在研究了單原子系統的能譜后,他們試圖將該理論擴展到分子系統。 1926年底,該理論發表后僅幾個月,他們就用它解決了對稱陀螺儀(即雙原子分子的對稱旋轉)的能譜,并初戰告捷。
王守敬、拉比等人的理論物理自學小組活動持續了一年。 正是今年的相互培訓,讓他們成為了波浪力學方面的專家。 對此,拉比在接受量子力學口述歷史采訪時自豪地回憶道:“我到了歐洲之后,發現我們的自學小組對我幫助很大,我對物理的理解比德國學生還要好。”和我同等水平的人雖然多了很多,但還是比漢斯·貝特這樣的特別優秀的人少了一些。
波力學創立之初,發表了三個系列文章討論多粒子系統問題,為以下三個方向的工作奠定了基礎:(1)復雜譜; (2)共價鍵理論; (3)鐵磁性理論。
遵循解決氦原子等雙電子系統問題的思路,1927年他研究了氫分子。 他們利用變分法得到了氫分子的能量E與兩個氫原子之間的距離R之間的關系曲線。 它表明,在平衡距離R0處,E具有最小值E0,從而揭示了共價鍵的本質,這是量子力學早期應用的一個極其重要的結果。
幾乎與何的工作同時,王守敬也利用量子力學解決了氫分子的問題。 他的作品于1927年底完成,但遺憾的是比他的成名作晚了半步。 但即使何的工作先于它,王守敬的工作仍然具有重要意義。 這不僅因為他的結果是獨立獲得的,還因為他使用的測試波函數與前者不同,計算精度比他的方法也有了很大的提高。
王守敬的這項工作在量子力學發展史上占有一定的地位。 該工作已被美國著名理論物理學家EC、JC和著名化學家L.等人的專著介紹。 這部作品實際上是王守敬的博士論文。 1928年之前,美國大學中沒有人完成過關于量子力學的博士論文。 到1928年,王守敬等7人因量子力學研究獲得博士學位。 因此,王守敬成為第一批因量子力學研究而獲得博士學位的美國大學學者。 他的論文也是哥倫比亞大學物理系第一篇純理論博士論文。 他在做這項工作時,并沒有得到博士生導師的任何指導,而是受益于與自習組成員的討論以及自己的認真。 學習。 這不僅體現了他的能力,也體現了當年哥倫比亞大學的開放心態。
1928-1929學年,王守敬獲得國家研究委員會(NRC,成立于1915年)的博士后研究資助。 申請這項基金相當困難,每年只有大約5%的物理學博士生有幸申請到。 王守敬是該基金唯一支持的中國學生。 他決定利用在威斯康星大學師從美國著名物理學家JH Van Vleck進行研究的機會。
范弗萊克于1922年獲得哈佛大學物理學博士學位。他與同樣來自哈佛大學的EC、JC等人一起,為美國量子力學的建立和發展做出了非常重要的貢獻。 他以磁學理論研究而聞名。 該成果榮獲1977年諾貝爾物理學獎。
在威斯康星大學的一年里中國物理學家學物理后,王守敬選擇的研究課題是多原子分子的不對稱旋轉能譜(即不對稱陀螺儀的能譜)。 經過復雜的計算,王守敬終于首次得到了可用于數值計算的非對稱陀螺儀的能級公式。 王守敬得到的公式被幾代光譜學家沿用,被稱為“王公式”。
王守敬的文章于1929年發表在美國《物理評論》( )雜志上。20年代中期之前,由于美國理論物理相當薄弱,《物理評論》的聲譽遠不如《德國》。 《物理評論》(fur)和《英國哲學雜志》(e),后者在歐洲的讀者群很少。 換句話說,在美國完成的物理研究工作并沒有受到重視。 然而,從20世紀20年代末開始,這種情況發生了變化。 為了說明這一變化,美國學者以王守敬的工作為典型:與王守敬同時,歐洲的HA和GP也采用了不同的方法。 方法來進行非對稱陀螺儀的研究,但這次王守敬脫穎而出。 載有王守敬文章的《物理評論》雜志于1929年6月15日發表,同年8月10日何、張發表的文章中引用了王守敬的文章。 美國科學史學家極力夸大這一事件,以說明美國國內的物理學研究工作在20年代后期得到了歐洲學者的及時關注中國物理學家學物理后,美國已經走上了強國之路。在物理學中。
與王守敬進行的類似工作后來逐漸被納入化學家的工作范圍,但在量子力學建立之初,它們是標準的理論物理工作。 王守敬的工作是20年代美國完成的最重要的理論物理著作之一。 他由此成為中國第一位享譽世界的理論物理學家。
1929年下半年,王守敬結束留學生涯回國。 (待續)
[1] 李政道、楊振寧是吳大猷在西南聯大任教時的學生。
[2] 西南聯大時期的生活很困難。 吳大友夫人曾在家養豬貼補家用。 黃坤是吳大猷的研究生。 當他的妻子生病時,他就去養豬。
[3] 吳大猷畢業于南開大學,師從饒玉泰先生。 曾任教于北京大學、西南聯大,頗有建樹。
[4] 吳大猷在美國、加拿大、中國大陸和臺灣地區具有很高的學術聲譽。
《李約瑟的中國科學技術史》引起世界關注
《中國科學技術史》盧嘉熙主編
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