谁说中国人没有能耐,请看看这里的历史记载;从胡刚复、饶毓泰、叶企孙、吴有训,到周培源、严济慈、钱三强、何泽慧、王淦昌、黄昆、张文裕、赵忠尧、朱洪元、李政道、杨振宁、邓稼先……,他们都用自己的智慧和才干,为现代物理学的发展作出了不朽的贡献。
一、胡刚复的X射线研究成果
钱临照教授在评论胡刚复先生的X射线研究成果时指出:“胡先生的研究工作于1914年转变到当时物理学中前沿X射线的领域。……这一系列的重要成果对于揭示元素原子激发和发射、吸收、散射X射线的机制,对于理解X射线在物质引起的电离和反光电效应,对于原子结构的认识具有重要意义,特别可以看作是发现康普顿效应建立物质波概念的前奏。”
胡刚复先生这一成果,在F. Hund所著《量子理论的史实》一书中得到充分肯定。该书认为:(1)电子加速临界速度和X射线短波限的关系早在1916年已为杜安和胡刚复从实验证实。(2)杜安和胡刚复在1923年前就认识到衍射时晶体所接受的动量?P是h/a的整数倍(a为晶格常数),即?P=n · h/a(n为整数),此式可看作德布罗意物质波假设的先导,另外,A. H. Comptoh和S. K. Alison合著的《X射线的理论与实验》一书中,有十多处引用杜安和胡刚复的实验结果。
二、叶企孙测定普朗克常数
叶企孙于1918年10月至1923年9月在美国留学,1923年获哈佛大学哲学博士学位。在攻读博士期间,与导师N. Duane和H. H. Palmer合作,测定了普朗克常数的数值h=6.55 b±0.009×10-27尔格秒,被国际物理界沿用达十余年。
三、饶毓泰研究原子光谱的斯塔克效应
饶毓泰于1929年10月在莱比锡大学从事原子光谱斯塔克效应的研究,1932年发表了Rh · C. 原子光谱线的倒斯塔克效应的论文,并观察到Rh-C. 元素主线系的分裂和红移。正如虞福春教授评论的那样,“二十年代和三十年代,正是对原子斯塔克效应进行深入研究的时期,用微扰理论处理和计算斯塔克效应是量子力学的重要应用之一。他的工作丰富了这个领域的实验数据,因此,是很有意义的。”
四、吴有训验证康普顿效应
吴有训参与A. H. 康普顿的X射线散射研究的开创工作,并以精湛的实验技术、卓越的理论分析,验证了康普顿效应。1924年,他与康普顿合作发表了《经过轻元素散射后的钼K. 射线的波长》。1926年他单独在美国《Phys. Rev.》上发表《在康普顿效应中变线与不变线的能量分布》、《在康普顿效应中变线与不变线的能量比》两篇论文,大大丰富了康普顿的工作,使康普顿效应进一步为国际物理学界所公认,康普顿本人也因此被授予1927年诺贝尔物理学奖金。
康普顿和S. K. Allison合著的《X-射线的理论与实验》一书中,有19处引用吴有训的工作,特别是他的一张被15种元素所散射的X-射线光谱图,康普顿把它与自己1923年得到的石墨所散射的X-射线光谱图并列,作为当时验证其理论的主要依据。1958年美国麻省理工学院R. D. Evans在一篇论述康普顿效应的发现与发展的文章(Handbush der Physik Band XXX IV,1958,P. 218~297)中列举了吴有训的工作,特别是那张极关键的15种不同元素的X-射线散射光谱图。一些国内外物理教科书,将康普顿效应称作康普顿-吴有训效应。
五、赵忠尧发现硬γ射线的特殊辐射
1930年,赵忠尧获得美国加利福尼亚理工学院哲学博士学位,和欧洲几位学者同时发现:用2.6 MeV的硬γ射线在轻元素中散射时,测得的吸收系数和克莱因-仁科公式符合得相当好;但在重元素中散射时,测得的吸收系数值比理论公式预算的大得多。为了探索这一“反常吸收”的机制,他进一步进行硬γ射线被铅散射的实验,从而发现了除康普顿散射之外,还从铅片中放出一种特殊辐射。经测定,其辐射波长约22.5 X. v. (相当于550 KeV),其角分布大致各向同性。他认为反常吸收是由原子核引起的。他根据自己的实验结果撰写的论文《硬γ射线的吸收系数》、《硬γ射线的散射》于1930年分别在Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. Vol. 16和Phy. Rev. Vol. 36上发表。这事实上是正、负电子对的产生和湮灭过程的最早实验证据。1979年4月,丁肇中教授对MARKJ组全体成员介绍赵先生率领的中国高能物理代表团时说:“这位就是著名的科学家赵忠尧教授,我们十分荣幸有机会请他来参加我们的组会。要不是赵教授在30年代初对正电子湮没发现所做出的巨大贡献,我们就不可能有正、负电子对撞机,也就没有今天的物理研究。”
六、张文裕开创μ介原子研究
1935年,张文裕在英国剑桥大学卡文迪什实验室研究核物理,先后与D. W. B. 路易斯,W. E. 伯切姆,M. 格尔德哈伯和嵯峨根等人合作,首先研究天然α射线引起30P、28Al和25Mg的共振效应,验证了N. 玻尔的液滴模型。首次研究高压倍加器产生8Li衰变过程和激发态8Be跃迁为2α,测得α连续谱线,验证8Be″有很宽的激发态。用倍加器产生γ和n轰击出多种元素,形成放射性同位素。首次发现(γ,n)和(n,2 n)过程并发现16O(n,P)15N,可预防反应堆建设和运行时冷却水的16O变为15N引起的辐射危害。1943年在法国S. 罗森布拉姆想法基础上,发现多丝火花计数器。1943~1949年任美国普林斯顿大学巴尔的摩实验室的研究教授,他用云室进行宇宙线研究,进一步确定μ子和原子核没有强作用,并在μ子吸收的研究中确证了μ介原子的存在,从而开创了关于μ介原子的研究工作,导致利用重氢的μ介原子产生轻核反应的研究,以探索释放氢核能的可能途径,这在国际上被称为“张原子”、“张辐射”。1972年领导发现大于质子质量10倍的粒子。1961~1964杜布纳期间,领导研究中子照射丙烷气泡室产生的粒子及其衰变性质,特别是Λ′超子与核子散射方面作出了一定贡献。
七、严济慈研究压电晶体学、光谱学
1927年,严济慈获法国国家科学博士学位后,在巴黎大学法布里物理实验室和法国科学院大电磁铁实验室进行研究工作,对水晶在电场作用下的伸缩和光学性能的改变,氢、氖的连续光谱,臭氧的紫外线吸收,压力对于照相乳剂感光性能的影响,空心水晶柱被扭起电和振荡,钠、铷和铯在电场下的吸收光谱,外加气体对纳、铷、铯吸收光谱的影响,铷分子的带光谱及其离解能等问题,都作了深入研究,获得的成果分别在法国科学院院报、法国物理学与镭学杂志、英国自然杂志、美国物理评论、德国自然科学杂志、中国物理学报、美国光学杂志等一流学报发表。他在1933年发表的臭氧之紫外光谱的吸收系数,为世界各国气象学家每日用来测定高空臭氧层厚度变化达30年之久。其它成果也经常为中外学者引用、发展,有的已收入著名的专著之中。
八、王淦昌提出验证中微子新方案
1941年,王淦昌继续研究泡利的中微子假说与费米的β衰变理论,针对各国学者直接采用探测器未能找到中微子的疑难,他提出了用K电子俘获的办法寻找中微子,并将论文《关于探测中微子的一个建议》在美国《物理评论》上发表,引起物理学界的重视。半年之后,被物理学家杨振宁、李炳安誉为“一语道破了问题关键”的王淦昌“极有创造性的文章”,为美国物理学家J. S. 阿伦所接受。阿伦按照王淦昌提出的方案,证实了中微子的存在,成为1942年国际物理学重要成就之一。王淦昌所提出的在K电子俘获过程中测量反冲核的单值方法,直到十年后的1952年被G. W. 罗德拜克和J. S. 阿伦的实验所实现。同年,R. 戴维斯用′Be的K电子俘获实验,最终证实中微子的存在。
九、朱洪元发表同步辐射应用奠基性论文
1946年秋,朱洪元来到英国曼彻斯特大学,师从著名物理学家布莱克特教授。不久,布莱克特让朱洪元研究的第一个问题是宇宙线中的高能电子在地球磁场中的运动规律。朱洪元首先计算出相应于不同电子能量进入地球磁场时放出的光子能量分布和角分布,得出了与布莱克特原来图像不一样的结果,即:虽然在地球表面观察到光电簇射的地方,只有很有限的一个区域。布莱克特建议将结果告诉巴巴审阅。这位印度居英著名物理学家开始怀疑,经过朱洪元复信解释,巴巴表示同意。最后经布莱克特推荐,朱洪元的“论高速荷电粒子在磁场中放出的辐射”论文,在1948年英国皇家学会会刊上发表。41年后,美国同步辐射权威温尼克评论说:“能够认识您这样一位在同步辐射发展初期就进行了如此重要工作的科学家,我感到荣幸,。从此,人们将朱洪元1948年发表的那篇文章,同美国理论物理学家许温格同年发表的“论加速电子的经典辐射”论文一样,被看成研究同步辐射性质的一篇奠基性文献,朱洪元的成果最终被国际物理学界所承认。
鉴于篇幅限制,中国物理学家早期的科学成果还很多,这里就不一一介绍了。我们相信,在世纪之交的今天,中国物理学家将会对未来的物理学的发展做出更大的贡献。
参阅文献
1. 钱临照,怀念胡刚复先生,高能物理(3)6(1987)
2. 王淦昌:深切怀念吴有训先生,高能物理(3)1(1987)
3. 钱三强,缅怀敬爱的叶企孙老师,高能物理(2)1(1987)
4. 朱洪元,中国大百科全书(物理卷)中国大百科全书出版社,1980
5. 郑志鹏,赵忠尧先生在DESY(1979),现代物理知识(5):封二(1989)