真人真知吴大猷

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真人真知吴大猷



吴大猷，物理学家、教育家。研究成果遍及理论物理的许多领域，撰写了专著《多原子分子结构及其振动光谱》、《量子散射理论》、《气体与等离子体的动力学方程》以及一套理论物理教程。指导帮助了一批学生发展自己的科学才能，使他们在科学上取得了突出的成就，为中国物理学的发展做出了重大贡献。
——《中国科学技术专家传略·理学编》

整理 | 遇见

美编 | 农民

责编 | 理趣

发蒙启蔽，稍通解耳

吴大猷，1907 年 9 月 29 日出生于广东省番禺县的一个书香家庭，祖籍广东省高要。祖父吴丹桂在光绪十五年殿试中进士，光绪二十七年（1901 年）提拔为记名御史。父亲吴国基是 1901 年的举人，改就西学，曾出使菲律宾，宣统元年（1909 年）奉派吉林省服官，不幸在 1911 年关外鼠疫流行时病逝。吴大猷幼年丧父，随其母关嘉娥长大。母亲专心教育儿子，总是多为别人着想，以身作则。吴大猷的言行多受母亲影响，童年时期是一个守规矩且性格内向的孩子。


图 1 吴大猷两岁时的照片

上学期间，中国教育制度正处于废除旧式，承接西洋新式的混乱时期。其伯父当时受聘天津广东旅津中学校长一职，带着吴大猷前往天津求学。吴大猷在当时中国的精英学校——天津私立南开中学堂重新就读一年级。也是在那里，吴大猷对科学产生了兴趣，并且为英语和数学的高阶学习打下了坚实的基础。


图 2 吴大猷四岁时与母亲的合影

1925 年，读到高中二年级，吴大猷以同等学力报考南开大学矿科，被高分录取。一年后，由于资助“矿科”的捐赠者李组绅先生的资金周转出现问题，“矿科”停办。吴大猷在大一学习普通物理时，发现自己对物理学十分感兴趣，遂改学物理。时任南开大学教授的饶毓泰创建并主持南开大学物理系，非常欣赏勤奋好学的吴大猷，常常对吴大猷学术上的问题耐心教导，详尽解答，还经常一起散步，下棋，师生情谊深厚，宛若挚友。吴大猷后来回忆这段时光感慨道：“我最怀念的老师就是饶毓泰先生。”也是饶毓泰和叶企孙两位教授推荐，吴大猷获得中华教育文化基金会奖学金，选择密歇根大学攻读博士学位。

两年间获得硕士和博士学位

吴大猷在密歇根大学学习期间，遇到了第二位恩师——物理系系主任雷道尔教授。此校当时为美国发展量子力学的中心，雷道尔教授极力邀请吴大猷参与他主持的“红外线光谱实验”。吴大猷虽然没在光谱上有所研究，但他改进了当时的红外谱仪，提升了性能，吸引了许多厂家采用这种设计生产光谱仪，吴大猷多年后感慨当时没想到申请专利。

用不到一年时间修完硕士课程后，吴大猷在导师 Goudsmit 教授的指导下，研究铀原子的 5f 电子能态，并通过理论计算，预言铀原子可能为一组 14 个化学性质十分相似的元素系（当时并未发现）的起头元素，这 14 个元素将依次把 5f 壳层填满，与稀土元素填充 4f 壳层相同。这项计算对后来第二次世界大战时发现铈元素有所贡献。1933 年吴大猷获得博士学位后，留在母校工作一年，并提出了氦原子的激发态和自电离理论，成为最早研究这个课题的学者之一。


图 3 吴大猷与夫人阮冠世合影

“真人真知吴大猷”

1934 年夏，年仅 27 岁的吴大猷受饶毓泰教授之聘，回国任北京大学物理系教授。1934 年秋 - 1937 年夏，除开设近代物理、电磁学等课程外，他还开设量子力学、原子光谱、气体导电等研究生课程，让北大学子有机会学习国际前沿课题。在实验上，吴大猷利用霍普金斯大学 R. W. 伍德教授制作的罗兰凹面长光栅开展了原子、分子光谱和拉曼光谱的实验研究，使北京大学成为我国最早研究原子、分子光谱的基地之一。基于密西根大学的研究，吴大猷继续开展原子物理的理论研究，如原子的激发态、自电离，最早引入原子激发态的电子亲和性概念。他力图将实验与理论相结合，三年内发表论文十四五篇。

1937 年抗日战争爆发，吴大猷随北京大学内迁，在国立西南联合大学任教。吴大猷在艰难困苦的客观条件下，仍然尽力保障学子的精神追求，生怕苦闷扼杀了未来的苗子。为了培养战后恢复科研所需的人才，他请大学租了一所泥墙泥地的房子做实验室，找一位助教把北京运去的 Steinheil 大型摄谱仪的光学元件（透镜，棱镜，狭缝等）安在砖墩和木制架上，组装了摄谱仪，开展拉曼效应的实验研究，并指导研究生黄昆进行“日冕光谱线的激起”等理论研究。这种进取精神也影响着学生们。后来，李政道为恩师吴大猷所作的诗中，第一句就是“真人真知吴大猷”以歌颂吴大猷追求真理的精神。


图 4 吴大猷（中）与杨振宁（左）、李政道（右）合影

北京大学建校 40 周年际，吴大猷撰写了《多原子分子之结构及其振动光谱》（英文）一书，是该领域的第一本专著，出版后立即在国际学术界引起了强烈反响，作为标准手册指导这一领域数十年，并被收入 Condon 主编，Prentice Hall 出版社出版的系列丛书。

时事造就英雄。抗战时期的西南联大校舍简陋，图书实验设备欠缺，还要时时躲避敌机空袭。在这样生命都受到威胁的环境里，师生们仍旧工作勤奋，教学研究工作从未中断，并培养出了一批杰出的学生。吴大猷的学生就有杨振宁、黄昆、黄授书等人，并发现了如李政道这样的奇才。吴大猷教学与研究两开花，古往今来，也是少数。


图 5 吴大猷在西南联大时期（右）

1945 年，当时的军政部约请吴大猷、曾昭抡、华罗庚为国防科技工作的发展提出建议。他们建议派数、理、化方面的人才出国考察以了解各部门科学的进展情况，并建议立即选送优秀青年出国学习数、理、化等基础学科。建议被采纳后，吴大猷推选年轻助教朱光亚和尚未毕业的李政道学习物理，而吴大猷也被聘请出国考察和研究拟定国防科学发展的计划，后因形势变化而放弃。

金子在哪都能发光

1946 年，吴大猷回到母校密歇根大学从事高能质子、中子散射理论的研究工作；1947 年来到哥伦比亚大学，讲授研究生的现代物理与理论物理课程，同时研究核子力的介子理论与大气中氧分子原子的分布平衡问题。


图 6 吴大猷晚年在讲台上

1949 年秋，吴大猷原计划回国，由于国内形势变化，加上加拿大国家科学院的改革政策需要加强基础科学研究，吴大猷受其恳诚之托，主持理论物理方面的研究工作，并担任加拿大国家科学院理论物理部主任。吴大猷任职期间，积极组织学术活动，邀请许多著名物理学家来做报告，如 P. A. M. 狄拉克、汤川秀树、N. F. 莫特、G. 加莫夫，并且亲自就新理论做解释性和系统性的演讲，推动了加拿大国家科学院的理论物理研究的发展，于 1957 年当选为加拿大皇家学会会员。吴大猷在加拿大国家科学院的任期长达 14 年，他曾于 1956 年赴台湾大学和新竹清华大学任客座教授 5 个月。


图 7 吴大猷先生纪念碑（台北市南港区胡适公园）

热爱祖国，胸怀两岸

1957 年，吴大猷开始关心台湾科学技术事业的发展。1962 年，吴大猷筹建中国台湾“中央研究院”物理研究所；1967 年吴大猷任台湾“科学发展指导委员会”主任委员，主持拟定了发展科学的计划原则大纲，并成立“科学委员会”，制定了各项措施、制度，成为台湾科学发展的真正起点。此后的几十年，吴大猷在台湾重整教育体系的科学课程标准，推动台湾教育的全面改革，完善人才制度，极大地促进了台湾学术界的发展，为学子们倾注了全部爱心，为他们成长为科学之才，做了大量实实在在的工作。

自 1975 年开始，吴大猷亲力亲为，将几十年来积累的教学讲稿整理并译成中文，撰写了一套理论物理丛书，共七部，涵盖了古典动力学、量子论与原子结构、电磁学、相对论、热力学、气体运动论及统计力学、量子力学（甲）和量子力学（乙）。这套丛书囊括了经典物理到近代物理的全貌，出版后对台湾和东南亚的物理教学界起了很大的影响。1983 年，科学出版社（北京）翻印出版了该丛书，李政道为其写序，称为中国物理学界的一大喜事。


图 8 《早期中国物理发展之回忆》，吴大猷述

1984 年开始，吴大猷又开始撰写《量子力学》（英文），代表了他几十年来讲授量子力学的精华心得。第二册为相对论量子力学与量子场论，与黄伟彦合著，于 1991 年出版。如此编著整套物理学丛书的，在国际上只有为数不多的几位物理学大师，如 M. 普朗克、A. 索末菲、朗道，由此体现出吴大猷理解物理之广泛透彻，知识之渊博。1991 年 9 月，美国密歇根大学授予吴大猷荣誉科学博士学位，赞扬他从中国大陆到中国台湾一直致力于物理学的研究和教育，称赞他为物理学领域有卓越贡献的人才。

1992 年，吴大猷回到了阔别 46 年的北京，率台湾物理学家代表团参加“第一届东亚、太平洋、美国超能超导对撞机实验与物理研讨会”等 3 个国际学术会议，同时为老朋友周培源贺 90 大寿。故地重游，旧友相逢，盛况空前。面对跟踪而来的记者，吴大猷总是表达着一个核心思想：中华民族要实现复兴，两岸都要努力把科学搞上去。在北京，吴大猷亲自邀请大陆著名科学家去台湾访问，并实现了首批大陆科学家谈家桢、张存浩、吴阶平、邹承鲁、卢良恕、华中一访台，为海峡两岸科学界之间的学术交流架起了金桥。


图 9  吴大猷在北京

说起中国物理学会与吴大猷的渊源，还是离不开台湾省。20 世纪 80 年代，我国台湾的物理学会已经取得国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）的成员资格。当时规定一个国家只能有一个物理学会成为其成员，而中国物理学界十分渴望有更多的机会参与国际交流。于是，周光召在李政道的建议下找到了吴大猷，吴大猷积极奔走，最终促成此事。中国物理学会于 1984 年 10 月正式加 IUPAP ，中国台湾地区物理学会以“位于中国台北物理学会”保留在 IUPAP 内，满足了所有中国物理学者的共同愿望。

青年时期站上三尺讲台，不曾想，后来几十年都没有下来，那是因为他的执着与热爱。李政道和杨振宁获得诺贝尔奖后，二人立即不约而同地给吴大猷写信，感谢在昆明时受到的他的教诲。吴大猷一生潜心于学术，淡薄个人名利；在学术上有远见有成就，但毫不居功，为发展中华民族的科学技术事业呕心沥血，实为中国正直知识分子之道德典范。2022 年 3 月 4 日，时值吴大猷先生逝世 22 周年，述文一篇，以表敬意。


图 10 吴大猷纪念邮票

参考文献

[1] 中国科学技术专家传略 理学编 物理学卷1[M].河北教育出版社.

[2] 科学时报：真人真知吴大猷——写在吴大猷诞辰百年之际.

本文转载自微信公众号“中国物理学会”，部分图片来源于网络。

Nicolas2050

离开美国的培养，啥也不是。