我國二十世紀上半葉的物理學研究,絕大部分是在國外進行和完成的。
這種狀況的形成,不僅是因為國內缺乏和平穩(wěn)定的政治社會環(huán)境,缺乏必要的研究經費,而且也是由于國內缺少實驗研究所必需的儀器設備,缺少理論研究所必需的資料信息。我國國內的物理學研究,從二十年代后期才逐漸開展起來。
然而,無論在國外抑或在國內,我國物理學工作者奮發(fā)努力,在純粹物理學和應用物理學的各個領域,都取得了相當?shù)?span id="vomlu0o" class="wpcom_tag_link">成就。其中,許多成為我國物理學某領域或某分支學科的開創(chuàng)性或奠基性的工作,有些還在國際物理學界產生過較大影響。
下面僅列舉若干人物與事項,以簡要說明之。
二十年代初,葉企孫用X射線法精確測定的普朗克常數(shù)值,曾一度為國際物理學界所采用,他也是我國最早開始近代磁學研究的物理學家;饒毓泰研究原子和分子光譜得到重要成果;嚴濟慈在光譜學等方面做了許多研究;吳有訓從實驗上全面驗證了康普頓效應,并開創(chuàng)了我國國內的X射線研究;王守競把新誕生的量子力學成功地應用于原子分子的研究,其成果受到國際物理學界的重視;施汝為在我國國內最早開始近代磁學的研究;薩本棟在研究交流電機和電路理論方面頗有建樹;趙忠堯在1930年最早觀察到正負電子對的產生和湮沒;張文裕發(fā)現(xiàn)μ介子和多種放射性同位素;吳大猷在原子和分子物理以及光譜學等領域的研究成績卓著;謝玉銘三十年代關于氫原子光譜的研究,事實上發(fā)現(xiàn)了在四十年代后期才得到肯定的“蘭姆移位”;王竹溪在熱力學和統(tǒng)計物理學方面有出色的成就;王淦昌在四十年代初就提出了探測中微子的建議;周培源深入研究廣義相對論引力論和宇宙論以及流體力學湍流理論;錢三強和何澤慧關于核裂變的研究,尤其發(fā)現(xiàn)了鈾的三分裂和四分裂現(xiàn)象,為國際物理學界所公認;陸學善、余瑞璜、錢臨照等分別在應用X射線多晶粉末法研究晶體結構和合金相圖、X射線晶體分析Fourier新綜合法研究、金屬晶體的范性形變和晶體缺陷研究等方面作出了出色成績;葛庭燧在金屬物理方面有許多為國際公認的首創(chuàng)性研究;汪德昭、馬大猷分別在超聲和聲納的研究、房間聲學簡正波理論研究方面有獨創(chuàng)性的成果;王大珩研制光學玻璃和光學儀器貢獻很大;錢偉長創(chuàng)立了以三維彈性理論和張量分析法研究彈性板殼的統(tǒng)一的內稟理論;錢學森、郭永懷等在高超聲速流,亞聲速和超聲速混合流動問題研究方面作出了杰出貢獻,為空氣動力學的發(fā)展奠定了重要的理論基礎;彭桓武在理論物理研究方面貢獻卓著;黃昆在固體物理學領域,特別是晶格動力學方面進行了開拓性工作,等等。
大體上說,我國物理學工作者在抗戰(zhàn)之前,較多從事實驗研究,尤其是在光譜學方面;抗戰(zhàn)期間,則大部分從事理論研究,其次是應用光學研究;抗戰(zhàn)之后,也較多從事原子核物理學研究??傊?,物理學研究比較偏重于理論研究。
2.專業(yè)研究機構的情況。
我國專業(yè)性質的物理學研究機構在二十年代后期逐漸建立,其中最重要的有國立中央研究院物理研究所、國立北平研究院物理學研究所和鐳學研究所。
1928年6月,國家最高學術研究機關——國立中央研究院正式宣告成立。在此之前,3月在上海成立了國立中央研究院理化實業(yè)研究所,該所下設物理、化學和工程三個組。7月,三個組獨立為三個研究所,國立中央研究院物理研究所遂告成立,由丁燮林任所長。研究所先后建立起南京紫金山地磁臺,物性、X射線、光譜、無線電、標準檢驗、磁學等實驗室,以及金木工場。研究所除開展各項研究外,還制造理化儀器,供全國中學和大學及研究機關之用。僅中學儀器一項,至少制成兩千六七百套,為促進我國物理科學的發(fā)展作出了貢獻。1937年抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),物理所內遷,始遷昆明,繼遷桂林,再遷至重慶北碚??箲?zhàn)勝利后,物理所于1946年復遷至上海。同年丁燮林辭職,由中央研究院總干事薩本棟兼任所長。1946年冬議遷南京九華山麓,并將地磁部分并歸中央研究院氣象研究所。1947年秋,吳有訓受聘任所長。同年冬,在南京建成實驗大樓,圖書儀器遂次第運寧,至1948年3月全部遷竣。新建的實驗大樓有圖書室、原子核學實驗室、金屬學實驗室、無線電實驗室、光譜學實驗室、恒溫室、以及金工場等。與此同時,二十年間,物理所的研究隊伍也有很大發(fā)展。1928年僅有專任研究員4人,助理員4人;1948年已有專任研究員7人,兼任研究員2人,專任副研究員3人,助理研究員2人,助理員5人。
1929年9月,我國另一綜合性的科學研究機構——國立北平研究院成立。該院初期設理化等各部,理化部長由副院長李書華兼任。同年11月物理學研究所成立,屬理化部,李書華兼主任。1930年,嚴濟慈被聘為物理學所主任。1932年,北平研究院與中法大學合作創(chuàng)辦鐳學研究所,亦屬理化部,又聘嚴濟慈兼鐳學所主任。1935年,該院取消理化等各部,直接設研究所,并改主任為所長。嚴濟慈為物理學研究所所長,并兼鐳學研究所所長。同年,鐳學所遷往上海??谷諔?zhàn)爭爆發(fā)后,物理學所內遷昆明??箲?zhàn)勝利后,物理學所遷回北平。1948年,鐳學所改組,分為結晶學研究室(上海)和原子學研究所(北平),前者由陸學善主持,后者由錢三強任所長。物理學研究所設有研究室、實驗室、圖書室、金工場、光學工場等機構。研究工作主要有光譜學、水晶構造、壓電現(xiàn)象、照相片之感光性、地球物理等幾個方面??箲?zhàn)期間,該所主要進行應用光學和應用地球物理方面的工作。為適應戰(zhàn)時需要,曾制造最高放大倍數(shù)為1400倍的顯微鏡500余架,供教學、醫(yī)療和工業(yè)所需;磨制測量儀器(如經緯儀、水準儀等)的光學玻璃部件300余套,供道路和水利測量所需;制造水晶片振蕩器1000余具,供后方無線電臺及盟軍無線電收發(fā)報機用;另外,還在云南及貴州進行物理探礦10余處。鐳學研究所設有放射學、X光、光譜學等研究室及化學實驗室,主要進行放射性元素研究和X光研究??箲?zhàn)期間,該所力圖利用固有設備從事理論與實用問題之探討,研究范圍屬于放射學、結晶學和光學方面;另外曾制紫外光燈十數(shù)具,以應軍令部及當?shù)蒯t(yī)院之需求。1934年,物理學研究所與鐳學研究所共有專任研究員2人,兼任研究員3人,助理員9人。1948年,物理學研究所有專任研究員7人,鐳學研究所有專任研究員4人。
繼中央研究院和北平研究院建立研究所之后,1932年5月,軍政部兵工署理化研究所成立,其中物理部分設金屬、彈道、光學、材料、電學共五個試驗室。研究問題包括:特種合金鋼的物理性質及其金屬組織,鋼的熱處理與其物理性質及金屬組織的關系,各種棱鏡的制造,軍用通信設備,光感器,無線電遙控器,等等。此外,在昆明和貴陽的兵工署所屬工廠,由龔祖同主持設計研制多種軍用光學儀器,供抗日前線將士使用。
3.大學研究機構的情況。
二十年代末,國家批準有條件的大學設立研究部,在教學的同時開展科學研究。清華大學于1929年成立理學院,第二年該校物理系開始招收研究生。此后,物理系著重發(fā)展研究部。在短期內建立起了X射線、無線電、光學、磁學等研究室。用于研究的設備和儀器有:X射線設備、γ射線設備、大型電磁鐵、石英攝譜儀、示波器、無線電發(fā)射與接收設備等。除清華大學外,陸續(xù)設立物理學研究部的大學還有燕京大學、北京大學、中山大學、浙江大學等等。
抗日戰(zhàn)爭期間,由清華大學、北京大學和南開大學組成的西南聯(lián)合大學仍設有研究院,繼續(xù)開展科研工作。1939年,清華大學成立了無線電、金屬、航空、農業(yè)和國情普查等五個特種研究所,進行了一些直接為政府軍事需要服務的科學研究。葉企孫任特種研究所委員會主任委員。吳有訓為金屬研究所所長,任之恭為無線電研究所所長,莊前鼎為航空研究所所長,這三個研究所的工作都與物理學關系密切。
4.研究刊物及論文情況。
我國最早的物理學論文很可能就是李復幾的博士學位論文《關于P.Lenard的堿金屬光譜理論的分光鏡實驗研究》(1907)。至二十年代末期,我國學者在國外刊物上發(fā)表的論文全部都是他們在國外進行研究的工作成果。大約1930年左右,我國學者在國內進行研究的工作成果開始見諸于國外刊物。吳有訓的論文《單原子氣體所散射之X射線》,就是他在清華大學進行的工作,于1930年發(fā)表在英國的《自然》(Nature)周刊上,這是中國物理學家將其在國內的研究成果發(fā)表在國外刊物上的最早的論文之一。
據(jù)統(tǒng)計,二十世紀上半葉,我國物理學工作者在國內外發(fā)表的研究論文和科學報告總數(shù)將近1000篇。它們幾乎全部都以外文(英文、法文、德文)發(fā)表。大量論文散見于歐洲各國和美國的各種學報或學術刊物,一部分發(fā)表在《中國物理學報》上,還有一些刊載于《國立中央研究院物理研究所集刊》、《(國立北平研究院)物理學研究所叢刊》(以上《集刊》和《叢刊》于抗戰(zhàn)爆發(fā)即??ⅰ秶⑶迦A大學理科報告(甲種)》(該報告至1950年共出版五卷28期),以及各大學的學報。
1.成立經過及組織機構。
中國物理學會成立于1932年,是我國物理學工作者的全國性的學術團體。
二十世紀一二十年代,我國近代科學事業(yè)尚處于初創(chuàng)階段。留學美國康奈爾大學的趙元任、周仁、胡明復、秉志、楊銓、任鴻雋等9人于1914年倡議發(fā)行《科學》月刊,1915年又正式成立了我國第一個綜合性的學術團體——中國科學社。該社宗旨為“聯(lián)絡同志,研究學術,以共圖中國科學之發(fā)達”。經過多年努力,該社發(fā)展為全國性的科學學會,對我國近代科學事業(yè)的發(fā)展作出很大貢獻。中國科學社的活動之中,部分是物理學方面的,如邀請著名物理學家來華訪問,在《科學》月刊上介紹物理學領域的新進展,等等。然而,到三十年代初,在我國的研究機構和高等學校中已有許多物理學工作者,建立一個物理學專業(yè)性學術團體的需要日漸迫切。
推動物理學專業(yè)性學術團體成立的一個直接原因是:國際聯(lián)盟于1931年派出四位專家,到中國來考察科學教育文化事業(yè)。專家之中,有一位是法國著名物理學家朗之萬(PaulLangevin,1872—1946)。朗之萬來華后,受到中國物理學工作者的熱烈歡迎。他則建議中國物理學工作者應聯(lián)合起來,成立中國物理學會,并建議中國物理學會加入國際純粹與應用物理學聯(lián)合會,以謀求中國物理學的發(fā)展及國際交流。經朗之萬的促進,中國物理學會的籌備組織迅速成立,由當時清華大學校長梅貽琦任籌備委員會委員長。1932年8月22日至24日,在北平清華大學召開了中國物理學會成立大會暨第一次年會。
按照大會通過的學會章程,中國物理學會“以謀物理學之進步及其普及為學會宗旨”。學會領導機構為理事會,理事會推選四人分任會長、副會長、秘書及會計。李書華當選為首屆會長。至1949年,中國物理學會的歷屆理事長(或會長)為葉企孫、吳有訓、嚴濟慈、周培源。
中國物理學會在1932年成立時,設立有學報委員會和物理教學委員會。
1933年又設立了物理學名詞審查委員會??谷諔?zhàn)爭勝利后增設應用物理學匯刊委員會。這幾個組織中除最后一個沒有很好開展工作外,其他三個委員會,尤其學報委員會和名詞審查委員會,都做了大量工作。
2.歷屆年會情況。
中國物理學會的學術活動,主要是通過舉行年會以及各專門組織進行工作而得以開展的。自1932至1949年,中國物理學會共召開了次年會。1932年8月召開的成立大會暨第一次年會,到會七八十人。北京地區(qū)19名會員參加,提交論文10篇。1933年3月會員發(fā)展到88人。同年8月,第二次年會在上海交通大學舉行,收到論文33篇。1934年8月,第三次年會在南京中央大學舉行,到會50人,提交論文40篇。1935年9月,第四次年會在青島山東大學舉行,到會30余人,提交論文42篇。至此次年會,會員人數(shù)197人。1936年8月,第五次年會與中國科學社等七個科學團體聯(lián)合舉行,在北京清華大學和燕京大學召開,共收到論文48篇。此時,會員已達200余人。這次年會盛況空前,是抗戰(zhàn)前我國科學工作者的一次大集會??谷諔?zhàn)爭開始后,學校和學術機構倉促內遷,各方面條件異常困難,然而中國物理學會的活動并未中止。1939至1944年間共召開年會6次。1939年9月第七次年會在昆明云南大學舉行,到會50余人,收到論文26篇。1940年9月第八次年會,與中國科學社等聯(lián)合在昆明云南大學舉行。
由于戰(zhàn)時交通極為不便,自1942年開始,年會分散在各處舉行。1942年第十次年會、1943年第十一次年會、1944年第十二次年會都是在不同時間、不同地點——昆明區(qū)、重慶區(qū)、四川區(qū)(成都)、西北區(qū)(城固)、貴州區(qū)(湄潭)、桂林區(qū)六個區(qū)分別舉行的。1942年正值牛頓誕生300周年,我國物理學工作者還分別在重慶、貴陽、昆明以及福建的長汀和永安等地舉行紀念大會,陜甘寧邊區(qū)的延安自然科學研究會也于1943年1月舉行了紀念會。
在抗戰(zhàn)期間,1938年舉行的第六次年會和1941年舉行的第九次年會,以及抗戰(zhàn)勝利后,1946年舉行的第十三次年會,其情況待查。
1947年10月第十四次年會,在上海中央研究院(京滬杭區(qū))和北平協(xié)和大禮堂(此為與化學、動物、植物等六個學會聯(lián)合年會)分別舉行。1948年10月第十五次年會,分別在北平、南京、廣州、武漢舉行,均為與其他多個科學團體的聯(lián)合年會。據(jù)統(tǒng)計,至1948年5月底,中國物理學會會員人數(shù)為541人。1949年11月,第十六次年會(上海區(qū))在上海中央研究院禮堂舉行,參加者200余人。此時,全國會員共有600余人。
3.出版《中國物理學報》。
為促進國內外的學術交流,中國物理學會主辦的《中國物理學報》于1933年創(chuàng)刊。學報以外文(英、法、德三種文字)發(fā)表論文,附以中文提要。到1937年5月,出版了三卷共6期??谷諔?zhàn)爭爆發(fā)后,曾??瘍赡甓?。1939至1945年在異常困難的情況下共出版了5期。其中有些用粗糙的土紙印刷,紙質雖然低劣,論文卻依舊保持該刊物要求的水準。在抗戰(zhàn)艱苦環(huán)境中,無論是論文作者還是學報編者,都作了極大的努力。以外文發(fā)表研究論文的《中國物理學報》至1950年底出版了七卷共18期。
當然,中國物理學家在《中國物理學報》上發(fā)表的論文,僅僅是他們研究工作的很小一部分,大部分成果則見諸于歐美的學術刊物。
4.審定物理學名詞。
辛亥革命后,教育部于1918年設科學名詞審查會。1920年該審查會議決增加物理組,由中國科學社主稿,編成《物理學名詞(第一次審查本)》。后來教育部將此“審查本”加以訂正,成為《物理學名詞(教育部增訂本)》,于1931年分發(fā)國內物理學家討論,征求意見。“審查本”和“增訂本”未頒行實施。當對,中華教育文化基金董事會設有編譯委員會,薩本棟受其委托編譯整理物理學名詞。他根據(jù)“審查本”和“增訂本”等編成《物理學名詞匯》,于1932年印行。同年夏,國立編譯館在南京成立,也著手審定統(tǒng)一名詞。
在中國物理學會1932年的成立大會上,教育部和編譯館曾派人員列席,并提請組織名詞審查委員會,專門負責厘訂物理學名詞事宜。但這次會議未能論及此事。1933年4月,教育部在南京召開“天文數(shù)學物理討論會”,統(tǒng)一名詞問題是這次討論會的一項重要議程。根據(jù)該討論會議決的意見,中國物理學會受國立編譯館的委托,對各方歷年編譯的草案,詳加整理,逐字復查。編譯館則根據(jù)議決意見,對所編初稿重加增修,并提交1933年8月在上海召開的中國物理學會第二屆年會審查。在這次年會上,推舉出吳有訓、周昌壽、何育杰、裘維裕、王守競、嚴濟慈、楊肇燫等7人為物理學名詞審查委員會委員,楊肇燫為主任委員。這年夏天,名詞委員會在中央研究院物理研究所內開展工作,將各種稿本和各方意見,通體整理。最后,該委員會將審定結果交國立編譯館,略加整理后呈報教育部,1934年1月由教育部核準公布,是為《物理學名詞》。至此,自二十年代初開始,雖經十余年間的多次修訂但未能最終完成的物理學名詞的審定工作終于告一段落。
抗日戰(zhàn)爭期間,楊肇燫、周昌壽、陸學善等物理學家也進行了審訂物理學名詞的許多工作。
三十年代,中國物理學會還就度量衡和大小數(shù)的命名法提出建議,1935年,《東方雜志》曾出專號刊載有關討論。中國物理學會的建議為當時國內科學界所采納。
5.學會的國際活動。
中國物理學會成立伊始,即與國外物理學家建立了聯(lián)系。自1932年成立大會后不久,至1948年止,先后被選為名譽會員的外國物理學家有:朗之萬、法布里(C.Fabry)、拉曼(C.V.Ra-man)、密立根(R.A.Millikan)、康普頓(K.pton)、康普頓(A.pton)、布萊克特(P.M.S.Blackett)、布拉格(W.L.Bragg)、狄拉克(P.A.M.Dirac)、卡巴納斯(J.Ca-bannes)、約里奧-居里(F.Joliot-Curie)。
1934年,中國物理學會加入國際純粹與應用物理學聯(lián)合會,并于同年秋派王守競前往倫敦出席該聯(lián)合會大會。
中國物理學會的成立和學術活動的展開,促成了1934年朗繆爾(I.Langmuir),1935年狄拉克,1937年玻爾(N.Bohr)的相繼來華訪問。他們分別在北平、上海等地進行學術交流,加強了中國物理學界和國際物理學界的聯(lián)系。
第二次世界大戰(zhàn)結束前夕,美國在日本廣島和長崎上空投擲了原子彈。
這一舉動引起了全世界愛好和平與正義的人們的強烈不滿。中國物理學會于1946年1月15日在昆明發(fā)表了關于原子能問題意見書,要求聯(lián)合國設立原子能委員會,以保證監(jiān)督原子能的和平利用,而不是用于制造毀滅性武器;組織視察團,調查各國有關原子能應用的真相;設立聯(lián)合國原子能實驗室,共同研究重要問題,并與各國研究機構聯(lián)系。意見書反映了我國物理學工作者熱愛和平,反對戰(zhàn)爭,尤其反對核戰(zhàn)爭的正義呼聲。
總之,二十世紀上半葉,經過幾代物理學工作者數(shù)十年的艱苦創(chuàng)業(yè)和不懈努力,物理學教育與研究在我國取得了相當?shù)某煽?,具備了一定的?guī)模,并為二十世紀下半葉的蓬勃發(fā)展奠定了堅實基礎。