二、物理学

二、物理学

我国现代物理学的发展主要也是在进入20世纪30年代之后。

在此之前,我国学者物理学方面的研究大多也是在国外完成的,国内从事物理学研究工作的人很少,研究机构更是寥寥无几,各高校中也只有北京大学、东南大学、北平师范大学、清华大学、燕京大学、金陵大学等几所大学设有物理系,而且教员大多聘自于外国人,设备也极简陋。

标志着现代物理学步入新的发展阶段的是1928年中央研究院物理研究所的设立,作为我国第一个现代物理研究机构,它的成立具有转折意义。

不久,北平研究院也创立了物理研究所及镭学研究所,与侧重电磁学、X光、地球物理学的中央研究院物理研究所不同的是,它主要从事的是光学、压电效应、天文物理及放射性矿物的研究。

此后,各院校纷纷设立物理研究所,研究队伍逐渐扩大,各方面的专著及论文也不断增多。乘着这股发展的东风,1932年,中国物理学会在北平宣告成立,来自全国各地的物理学者为着一个共同的目标进行了热烈的讨论。学会成立后,马上创办了专刊《中国物理学报》,以刊载各方面的研究成果,扩大交流。

这一时期,我国现代物理学在以下几个方面取得了显著成绩。

1.X射线研究 此领域最有成就的,首推我国早期著名的物理学家吴有训及何育杰。

吴有训早年入美国芝加哥大学物理系深造,回国后曾担任清华大学、西南联合大学教授、中央大学校长及中国物理学会理事长等职。20世纪20年代,他便将目光瞄向了康普顿散射这一学术前沿课题。在当时,对于康普顿的散射理论,学术界仍持有异议,因为其实验证明不够缜密严谨。吴有训立志攻克这一难题。经过无数次的实验,1924年,他与康普顿合作撰写了《经过轻元素散射后的鉏kd射线的波长》,两年后又发表了《在“康普顿效应”中变线与不变线的能量分布》及《在“康普顿效应”中变线与不变线的强度比率》两篇极有分量的专论,最终证明了这一理论,自此,国际物理学界才对“康普顿效应”理论学信不疑。

由于这一突出贡献,1927年,刚满30岁的吴有训获得了诺贝尔物理学奖,康普顿效应也因此改名为“康普顿——吴有训效应”,这是我国现代物理学的一大骄傲。

20世纪30年代,吴有训进入清华大学,主攻X射线对单原子及多原子气体的散射问题,是当时国内物理学研究队伍中“最早而最有成就者”。其主要代表作有《单原子气体散射之X线》,1930年在英国《自然周刊》上发表,开辟了我国物理学界在国内研究而在国外发表成果的先河。另有7篇专论也都在美国《科学院月刊》、《物理杂志》等国外权威刊物上发表。由于这些成就,1935年他被德国自然研究者皇家学会吸纳为会员。

何育杰也是与吴有训一样享有国际声誉的我国现代物理学开拓者,早在1917年他任教于北大物理系期间,就发表了《X射线与原子内部构造之关系》。此外,他从德文翻译成英文的《波动力学通论》,文笔流畅,深受国内外学者的好评。在晚年翻译的介绍国外物理学进展状况的著作如《自然之结构》、《物质与量子》等也获得了同行的称赞。

2.核物理学研究 王普、赵忠尧、王淦昌等人较有成绩。王普在中子及裂变物理学领域,赵忠尧在原子核物理学领域,王淦昌在中微子研究方面均作出了较大贡献,他们都是我国核物理学的杰出开拓者。

1935年,王普赴柏林大学留学,专攻核物理学,正是从这一时期起,他开始了对中子的研究。3年后,他证实了热中子可导致半衰期为2.3分的28 ALβ发射体的生成,测定了热中子在AL中的吸收系数(0.037cm2/g)和相应的截面(1.6×10-24 cm2),并且证实了AI在热中子能区中不存在共振能级的原理。

1939年,王普在卡耐基学院工作期间,与罗伯茨合作,连续发表了四篇短文,集中论述了铀及钍在裂变中发射缓发中子理论,在国际核物理学界产生了极大反响。

赵忠尧于1921年考入美国加州理工学院研究部,师从著名的物理学家、诺贝尔物理学奖的获得者密立根教授。留学期间,他就发现了硬Y射线通过重物质时产生的反常吸收与特殊辐射,这实际上就是正负电子对产生和湮灭过程的最早实验证据。

1931年赵忠尧归国后,进入清华大学从事原子核物理学研究工作,先后在国内外刊物上发表了9篇专论,其中《硬Y线与原子核之相互作用》得到了英国著名物理学大师欧纳斯特·卢瑟福的高度称赞。

3.电磁学 这方面的主要成就,有叶企孙的磁导率研究。早在20世纪20年代初,年青的叶企孙就与美国同仁合作测定了普朗克常数H值,后为物理学界沿用16年之久。

此后,他着力研究高压对磁体磁导率的影响,先后测定了铁、镍、钴和两种钢在高压下的磁导率,并进行了缜密的理论分析,在当时这是一项开创性的工作。

1925年,叶企孙在清华大学创办物理系,以培育物理学人才著称。许多知名学者如钱伟长、钱三强、杨振宁等人,均出自于他的门下。

4.理论物理学 在这一领域,张宗燧最为人瞩目。1938年,张宗燧还在英国留学期间,就在权威杂志《英国皇家学会会刊》上发表了诸如《双分子的吸附作用的统计理论》等多篇论文。1939年在瑞士求学期间,又写出了高水平的专论《包含介子的过程对于方位角的依赖》,发表在英国《剑桥大学学报》上。回国后,张宗燧进入中央大学继续从事理论物理学的研究工作,并发表了多篇论文,其中《一个二元固体溶液的彼德——恺尔克伍德的配分函数的一个补充》发表在美国《化学物理杂志》上。另外,在英国、丹麦等国的刊物上也不时有他的文章刊载。

黄子卿对溶液中分子间相互作用的研究也有一定成绩。他1935年测定水的三相点精确值为0.00981℃,被国际温标会议确认为标准数据。

5.其他领域 这一时期,我国现代物理学在其他一些领域也有所进展。

光学方面,严济慈、吴大猷等人较为突出。严济慈先后在国外专刊上发表论文19篇(至抗战前夕),其中与钱昌照合作撰写的《压力对于照相片感光性之影响》发表在法国的《科学院周刊》上,与钟盛标合作撰写的《氧与臭氧紫外吸光比较》发表在德国的权威刊物《自然科学周刊》上。吴大猷在抗战期间“研究工作毫不正常”的情况下,写出了一本《多原分子之结构及其振动光谱》的专著和19篇论文,同时还指导了杨振宁等杰出的科技人才走上物理学研究之路。

相对论与宇宙论研究方面,周培源撰写了大量的论著,为了赶追世界先进水平,1936年他还特意远赴普林斯顿大学,追随相对论的创立者、国际物理学界的泰斗爱因斯坦,专攻相对论与宇宙论。

跨声速流动方面,郭永怀值得一提。他曾留学美国帕萨迪那加州理工学院,师从当代的航空大师冯·卡门,专攻可压缩流体跨声速流沙的不连续这一航空业久久难以逾越的“声障”,终于在1945年成功地通过了这一难题的博士论文答辩。由于他的卓越贡献,3年后跨声速飞行即获得成功。