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我國近現(xiàn)代十位著名物理學(xué)家(一)

2016-03-05 22:39徐漢屏
新高考·高一物理 2016年1期
關(guān)鍵詞:王淦昌康普頓物理學(xué)

徐漢屏

我國近現(xiàn)代出現(xiàn)了有不少著名的科學(xué)家致力于物理學(xué)研究,為物理學(xué)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn),本文收集整理了互聯(lián)網(wǎng)上的相關(guān)資料,介紹其中十位物理學(xué)家的生平事跡與研究成果。

吳有訓(xùn)——中國近代物理學(xué)奠基人

吳有訓(xùn)(1897.4.26—1977.11.30),字正之,江西高安人,聞名世界的物理學(xué)家,中國近代物理學(xué)奠基人,科學(xué)家,教育家,中國科學(xué)事業(yè)的杰出領(lǐng)導(dǎo)人和組織者,對中國科學(xué)事業(yè)特別是新學(xué)科的建立和發(fā)展起了積極的推動作用,

吳有訓(xùn)1920年畢業(yè)于南京高等師范學(xué)校,1921年赴美人芝加哥大學(xué),隨康普頓從事物理學(xué)研究,1926年獲博士學(xué)位,1926年秋回國,先后在江西大學(xué)和中央大學(xué)任教,厲、歷任清華大學(xué)教授,物理系主任、理學(xué)院院,中央大學(xué)校長,上海交通大學(xué)教授、校務(wù)委員會主任。

解放后,歷任中國科學(xué)院近代物理研究所所長、中國科學(xué)院副院長、中國物理學(xué)會理事長,1977年在北京逝世。

吳有訓(xùn)在物理學(xué)領(lǐng)域中的重要成就是:在參與康普頓的X射線散射研究的開創(chuàng)工作時,他以精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和卓越的理論分析,驗(yàn)證了康普頓效應(yīng)。

康普頓效應(yīng)發(fā)現(xiàn)于1922年,這一發(fā)現(xiàn)具有偉大的歷史意義,但是由于經(jīng)典物理觀念根深蒂固,康普頓效應(yīng)一經(jīng)提出,就遭到人們的懷疑和非難,有人認(rèn)為實(shí)驗(yàn)證據(jù)不夠充分,提出新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,做出新的解釋,向康普頓的結(jié)論挑戰(zhàn),為了取得更全面的實(shí)驗(yàn)證據(jù),康普頓所在的芝加哥大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室開展了深入的研究,其中來自中國的研究生吳有訓(xùn)工作最有成效,他以高超的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、嚴(yán)密細(xì)致的,為康普頓效應(yīng)的確認(rèn)做出了重大貢獻(xiàn)。

吳有訓(xùn)1921年底赴美,1922年1月進(jìn)入芝加哥大學(xué),正好在這兩年,康普頓以訪問學(xué)者身份在芝加哥大學(xué)從事研究和教學(xué),所以,吳有訓(xùn)幾乎從一開始就和康普頓一起進(jìn)行X射線的散射實(shí)驗(yàn),康普頓最初發(fā)表的論文只涉及一種散射物質(zhì)(石墨),盡管已經(jīng)獲得了明確的資料,但終究還只限于某一特殊條件,難以令人信服,為了證明這一效應(yīng)的普遍性,吳有訓(xùn)在康普頓的指導(dǎo)下,做了七種物質(zhì)的X射線散射曲線。

1924年他與康普頓合作發(fā)表《經(jīng)過輕元素散射后的鉬Ka射線的波長》,1925年11月,美國物理學(xué)會第135屆會議就定在吳有訓(xùn)所在的實(shí)驗(yàn)室召開,會上宣讀或交流的論文共有60篇,吳有訓(xùn)的論文排在第一位他報告的題目是《康普頓效應(yīng)中的變線與不變線之間能量的分布》,論文有力地證明了康普頓效應(yīng)的客觀存在。

1926年,吳有訓(xùn)以“康普頓效應(yīng)”為題通過了博士論文答辯,同年回國,康普頓非常贊賞吳有訓(xùn)的才干,晚年曾向楊振寧說:吳有訓(xùn)是他一生中最得意的學(xué)生,在他的一本著作中引用了吳有訓(xùn)所作的15種物質(zhì)散射曲線,這張圖一直被各種著作和教科書引用,成了康普頓效應(yīng)最有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)之一。

吳有訓(xùn)進(jìn)一步研究康普頓效應(yīng),并且把康普頓效應(yīng)的理論向前推進(jìn),有一段時期前蘇聯(lián)學(xué)者鑒于吳有訓(xùn)的工作對肯定康普頓效應(yīng)有功績,因此將康普頓效應(yīng)改稱為康普頓一吳有訓(xùn)效應(yīng),吳有訓(xùn)卻公開表示不同意,表現(xiàn)了一位科學(xué)家求實(shí)的態(tài)度和謙虛的美德,

30年代中,他在清華大學(xué)講授近代物理和普通物理學(xué),注重實(shí)驗(yàn)課,并指導(dǎo)許多屆學(xué)生的畢業(yè)論文工作,他不辭辛勞,誨人不倦,親自指導(dǎo)查閱文獻(xiàn),制備實(shí)驗(yàn)裝置;以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)培養(yǎng)出許多優(yōu)秀學(xué)生。

吳有訓(xùn)在大學(xué)的物理學(xué)教育中有幾個突出的特點(diǎn),他注重基本概念、注重科學(xué)思維的條理性,啟發(fā)學(xué)生從簡單的事實(shí)中悟出深刻的道理來;重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),大力宣導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)驗(yàn)并重的觀點(diǎn);強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生、特別是研究生的自學(xué)能力;注意將國內(nèi)外最新的科學(xué)研究成果引入課堂,盡力使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理學(xué)知識的同時,能及時了解該學(xué)科的一些前沿情況;十分重視學(xué)生的全面發(fā)展,他認(rèn)為,即使是物理系的學(xué)生,也不能只學(xué)物理學(xué)課程,而應(yīng)學(xué)習(xí)一些相關(guān)相近的其他科目,甚至是人文課程,這樣才能使學(xué)生得到全面的發(fā)展,吳有訓(xùn)在科學(xué)事業(yè)領(lǐng)導(dǎo)工作中始終認(rèn)真負(fù)責(zé),虛心聽取各方意見,擇善而從,贏得了同事們的敬愛,他有魄力,有遠(yuǎn)見,促進(jìn)了中國科學(xué)事業(yè)的發(fā)展,

新中國成立后,吳有訓(xùn)一直任中國科學(xué)院副院長,對中國科學(xué)院的建設(shè)以至我國科技事業(yè)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn),建院初期,他對調(diào)整和充實(shí)中國科學(xué)院的研究力量和布局傾注了心血;他既注重基礎(chǔ)理論的研究,也關(guān)心新興技術(shù)科學(xué)的發(fā)展,強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究應(yīng)為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)服務(wù),在制訂12年科學(xué)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃時,他把握學(xué)科發(fā)展方向,倡議并參加擬訂加速發(fā)展新技術(shù)的緊急措施,為我國半導(dǎo)體、自動化、電子學(xué)、電腦技術(shù)的起步,做了大量工作,他十分重視人才的培養(yǎng),他是科學(xué)院研究生委員會主任,從50年代起,就親自過問研究生的培養(yǎng)工作,中國科技大學(xué)創(chuàng)建后,他帶到學(xué)校講授普通物理等基礎(chǔ)課程,他還非常關(guān)心青年科學(xué)家的成長,

吳有訓(xùn)在擔(dān)任中國科學(xué)院副院長之前,就已擔(dān)當(dāng)起中國科學(xué)院對外科學(xué)使者的角色從整個五十年代到六十年代的前半葉,他每年或者率團(tuán)出訪,或者大量會見和接待來訪的外國科學(xué)家代表團(tuán)和來華工作的外國專家,吳有訓(xùn)晚年在我國一系列對西方的科技交流活動中,起到了重要作用,他先后陪同國家領(lǐng)導(dǎo)人會見過楊振寧、任之恭、陳省身、林家翹、李政道、丁肇中等著名華裔科學(xué)家,發(fā)揮著名科學(xué)家的余熱。

王淦昌——中國核科學(xué)奠基人

王淦昌(1907.5.28—1998.12.10),江蘇常熟支塘鎮(zhèn)人,著名核物理學(xué)家、中國核科學(xué)的奠基人,中國科學(xué)院資深院士、中國九三學(xué)社中央名譽(yù)主席。

王淦昌1929年畢業(yè)于清華大學(xué),1930年人德國柏林大學(xué),1933年獲博士學(xué)位,抗戰(zhàn)前回國,曾在山東大學(xué)和浙江大學(xué)任教,歷任第二機(jī)械工業(yè)部第九研究設(shè)計院副院長、副部長兼原子能研究所所長及名譽(yù)所長、部科技委員會副主任,并曾任中國物理學(xué)會副理事長、名譽(yù)理事長,中國核學(xué)會理事長、名譽(yù)理事長,中國核工業(yè)總公司科技顧問,中國科協(xié)副主席等職。

王淦昌在粒子物理學(xué)方面造詣很深,早年提出了用云室來研究高能射線性能的新方法,40年代初提出通過輕原子核俘獲K殼層電子釋放中微子時產(chǎn)生的反沖中微子的創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)方法,建國初期,他主要領(lǐng)導(dǎo)宇宙線的研究工作,在云南落雪山建立了中國第一個高山宇宙線實(shí)驗(yàn)室,很快取得了一批研究成果,引起了國外同行的注意。

1956年秋天,他作為中國的代表,到原蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合原子核研究所擔(dān)任高級研究員,后來又擔(dān)任副所長,并且親自領(lǐng)導(dǎo)一個實(shí)驗(yàn)小組,開展高能實(shí)驗(yàn)物理的研究,自從1930年英國科學(xué)家狄拉克首先從理論上預(yù)言存在電子的反粒子——正電子,1932年美國物理學(xué)家安德遜利用云霧室從宇宙線中發(fā)現(xiàn)正電子以后,實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家一直在尋找各種粒子的反粒子,如果所有的粒子都有反粒子,這將證明微觀世界中一個重要的規(guī)律,就是對稱性,粒子與反粒子——正與反——的對稱,當(dāng)時,各種介子的反粒子已經(jīng)確證了,反質(zhì)子,反中子也先后發(fā)現(xiàn)了,擺在實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家面前的一個挑戰(zhàn)性課題,就是尋找反超子,王淦昌果斷地把尋找新奇粒子(包括各種超子的反粒子),作為小組的主要研究課題。

為此,王淦昌設(shè)計了精巧的實(shí)驗(yàn)他考慮到反超子的壽命很短,要想比較可靠地捕捉到這類粒子,用能夠顯示粒子徑跡的氣泡室作為主要探測器比較理想,實(shí)驗(yàn)小組自己動手,建造了氣泡室,用7r介子作為炮彈,在加速器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),王淦昌把握著研究進(jìn)程中的每一個環(huán)節(jié),及時地囑咐組員們在觀察氣泡室拍攝到的照片時應(yīng)該著重注意的地方,1959年3月9日,終于從4萬對底片中,找到了一個產(chǎn)生反西格馬負(fù)超子的事例,從而發(fā)現(xiàn)了超子的反粒子——反西格馬負(fù)超子,首次觀察到了在基本粒子相互作用中產(chǎn)生的、帶奇異夸克的反粒子。

王淦昌小組的工作,受到各國物理學(xué)家的贊揚(yáng),1972年,美籍華人科學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者楊振寧教授回國訪問時對周恩來總理說:聯(lián)合原子核所這臺加速器上所做的唯一值得稱道的工作,就是王淦昌先生及其小組對反西格馬負(fù)超子的發(fā)現(xiàn),1982年,王淦昌和丁大釗、王祝翔因反西格馬負(fù)超子的發(fā)現(xiàn)而榮獲國家頒發(fā)的自然科學(xué)一等獎,這是新中國成立30多年來物理學(xué)家獲得的最高榮譽(yù)。

王淦昌指揮了中國核武器原理試驗(yàn)及中子發(fā)生器的設(shè)計工作,在中國第一顆原子彈和第一顆氫彈研究試制中做出了突出貢獻(xiàn)。

1963年春天,王淦昌帶頭離開北京,離開自己的家和親人,到西北核武器研制基地去工作,那時候,基地剛剛開始建設(shè),各方面條件都很差,又是在海拔3 200米的青海高原,高寒缺氧,氣壓低,水燒不開,饅頭蒸不熟,年輕人走路快了都喘氣,在這樣困難的情況下,王淦昌仍堅持深入到車間、實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)場地,去了解情況,指導(dǎo)工作,興致勃勃地和同志們討論問題,常常和大家一起工作到深夜,對每項(xiàng)技術(shù),每個數(shù)據(jù),每次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作,他都一絲不茍,嚴(yán)格把關(guān),保證了一次一次實(shí)驗(yàn)都獲得成功,1964年10月16日下午3時,茫茫戈壁灘上,升起了一個巨大的火球,接著是轟轟轟的爆炸聲……原子彈爆炸了!在觀察所里的人們叫著,跳著,抱著,互相祝賀,王淦昌流下了激動的熱淚。

中國第一顆原子彈爆炸成功后,過了兩年8個月,1967年6月17日,中國第一顆氫彈又爆炸成功了,使中國成為世界上從原子彈到氫彈發(fā)展最快的國家(蘇聯(lián)用了4年,英國用了4年7個月,美國用了7年4個月,法國用了8年6個月),這里面有王淦昌的心血,此后,王淦昌又成功地領(lǐng)導(dǎo)了中國前三次地下核試驗(yàn)。

人們稱王淦昌為核彈先驅(qū)他卻謙虛地說:“這是成千上萬科技人員、工人、干部共同努力的結(jié)果,我只是其中微不足道的一員,”

王淦昌還在激光慣性約束核聚變方面做了大量的研究工作,海水里含有大量的氘,氘、鋰等都是能進(jìn)行聚變反應(yīng)的核燃料,受控聚變一旦實(shí)現(xiàn),將是人類解決能源問題的根本途徑,慣性約束是世界上公認(rèn)很有希望的一種實(shí)現(xiàn)受控聚變的方法,早在1964年,王淦昌就獨(dú)立地提出了用激光打靶實(shí)現(xiàn)核聚變的設(shè)想,是世界激光慣性約束核聚變理論和研究的創(chuàng)始人之一,也使中國在這一領(lǐng)域的科研工作走在當(dāng)時世界各國的前列,1984年,他又領(lǐng)導(dǎo)開辟了氟化氪準(zhǔn)分子激光慣性約束聚變研究的新領(lǐng)域,并且取得了很好的進(jìn)展。

王淦昌也是一位教育專家在山東大學(xué)和浙江大學(xué)任教期間,他提倡啟發(fā)式教學(xué),循循善誘,重視學(xué)生的基礎(chǔ)教育和實(shí)踐能力,他認(rèn)為只有扎實(shí)的基礎(chǔ),才能出人才,出成果,不論做實(shí)驗(yàn),還是上課,他都鼓勵學(xué)生動腦筋去思考問題,講出自己的想、法,他講課時深入淺出,簡潔明了,鼓勵學(xué)生提出問題,并自己去解決問題

王淦昌非常關(guān)心中國科學(xué)技術(shù),特別是高科技事業(yè)的發(fā)展,1986年3月,他與王大珩、楊嘉墀、陳芳允一起提出了對中國高技術(shù)的發(fā)展有重要意義的建議,國務(wù)院在聽取專家意見的基礎(chǔ)上,制定了中國高技術(shù)發(fā)展的“863計劃”,為中國高技術(shù)發(fā)展開創(chuàng)了新局面。

王淦昌是中國實(shí)驗(yàn)原子核物理、宇宙射線及基本粒子物理研究的主要奠基人和開拓者,在國際上享有很高的聲譽(yù),在70年科研生涯中,他奮力攀登,取得了多項(xiàng)令世界矚目的科學(xué)成就,他說:“我們應(yīng)該要求自己站在世界科學(xué)發(fā)展的前列,只有這樣,才能帶領(lǐng)青年人去發(fā)展我們的科學(xué)事業(yè)?!?

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