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第40章 科学巨擘(3)

1928年夏,天津陷入战区,北洋大学停课,茅以升回到南京老家。10月有北洋学生专程来南京访问,劝他回北洋任校长,被他婉言谢绝。12月初北平大学区成立,北洋改称为北平大学第二工学院。校长李石曾来电,约他为院长;学生亦来电表示拥护。茅以升不得已北上。12月26日,茅在天津就任北平大学第二工学院院长,时年才32岁,学识渊博,执教有方,颇受同学欢迎。1929年北洋钟楼失火,工矿大部及地质全部设备尽付一炬。茅以升为此四处奔波,争得庚款拨出的10万元资助,才得以重建大楼。

茅老在北洋大学任教期间,曾亲笔提写了一首“北洋今胜昔二十韵”长诗,高度概括了北洋的历史,也是他在北洋执政、任教的真实写照:

新学既东渐,北洋卓有声。延我即讲席,朝夕对群英。

我亦方少壮,图强意纵横。切磋不知倦,析疑四座倾。

兵余复弦歌,畀我以校政。师友欢相得,翕然归淳正。

国事方多故,邪正角相竞。魔火不为灾,新厦俄顷竟。

南土忽相招,钱塘潮浪高。自古空寥阔,秦皇不安桥。

面对惊涛不抽身,力驱鼍梁浮万钧。三载架桥成,桥成寇已深。

莘莘诸学子,颠沛尽西行。人谋复诪张,逶迤何栖遑。

栖迟川与陕,摇落浙山苍。否极微阳动,春荣百卉芳。

煌煌三十载,重开日月光。崇实遵校训,时隆道乃昌。

济济夸多士,嘉木矗千章。颂今还鉴昔,前事未可忘。

茅老的“二十韵”,是一幅绝妙的、难得的美的书法,是北洋大学——天津大学的历史写照,是一位科学家、教育家的心志抒怀,含意深沉,兴味无穷。而其书法之优美,亦令人惊叹不已。

【大师小传】

茅以升(1896—1989),字唐臣,江苏镇江人。中国桥梁学家、土木工程学家、教育家、社会活动家。1916年毕业于唐山工业专门学校(今西南交通大学)。1917年获美国康乃尔大学硕士学位。1919年获美国卡耐基理工学院博士学位。曾任国立东南大学(今南京大学)工科主任、河海工科大学校长、北洋工学院院长及北洋大学(今天津大学)、交通大学校长等职。1943年当选为教育部部聘教授。1948年当选为中央研究院院士。解放后历任中国交通大学校长、铁道部铁道科学研究院院长、中国科学技术协会副主席、中国科学院学部委员、中国土木工程学会第一至三届理事长、九三学社中央副主席等职。1982年当选为美国国家工程院外籍院士。

1930年代,在自然条件比较复杂的钱塘江上,茅以升主持设计、组织修建了一座基础深达47.8米的双层公路铁路两用桥,获得了重大成就。钱塘江大桥的建成,打破了外国人垄断中国近代大桥设计和建造的局面,成为中国桥梁史上一个里程碑。在工程教育上,茅以升致力于教育改革,始创启发式教育法,培养了一大批杰出的桥梁工程专门人才。新中国成立后,他主持铁道部科学研究院30余年,为铁道科学技术进步做出了卓越贡献。

吴有训:中国近代物理学先驱

吴有训早年曾在美国芝加哥大学留学。自1926年秋学成归国后,他辗转任教于上海大同大学、南京中央大学和北平清华大学等校,前后长达20余年,不但为中国培养了大批优秀人才,而且他的教育实践也为后辈留下了许多可资借鉴的宝贵经验。吴有训在物理教学中有几个显著的特点:第一,注重基本概念,启发学生从一些简单的事实中领悟出深刻的道理;第二,提倡自己动手,重视培养学生的实验技能;第三,鼓励自学,培养学生的自学能力;第四,重视拓宽学生的知识面,鼓励学生适当选修外系课程。他还强调教师不能脱离科学研究前沿,并且身体力行,边教书边做研究工作,这就使教学有了丰富的新内容。

非常重视实验课程

吴有训教授是中国近代物理学的先驱者,也是一位杰出的教育家和科学研究组织者。1928年8月,吴有训受聘为清华大学物理系教授、系主任。他一方面讲授近代物理学,尽心培养人才;另一方面,与一批志同道合的物理学工作者,在清华园内率先开创了国内的物理研究工作,建设了我国最早的近代物理实验室,为培养物理学人才奠定了基础。

吴教授非常重视实验的培养。据学生回忆,吴教授给他们上的第一堂物理实验课,是安排用一根2厘米的短尺,度量一段约3米的距离,而且必须达到一定要求的准确度。这种训练,是为了教育同学们认真对待测量误差问题。二三年级以后,吴教授要求学生自己选取实验用具和仪器,并安排连结实验的工具。等到完成毕业论文时,连测量仪器都是同学们自行设计与焊接的。清华物理系的学生在4年的时间里接受了严格的训练,很多同学基本上以实验室为家,有人甚至一连几天睡在实验室的行军床上。吴教授总是和同学们在一起,共同分享成功的喜悦,笑对失败与挫折。哪里有成果,哪里就有他的笑声;哪里有挫折,哪里就有他的鼓励。

听吴有训教授讲课,除了增长知识外,还是一种精神上的享受。他上课的时候,声音洪亮,而且内容准备得非常充分,选材精练扼要,具有极强的科学性和逻辑性,说理深入清楚。课前,他先让学生作适当的预习。对于浅显易懂的地方,讲课时一带而过;而对于不易理解的地方,则绘声绘色地反复讲解。吴有训善于抓住学生容易忽略的问题在课堂上提问,把枯燥的概念和公式生动形象地表述出来。他告诫学生:“学物理首先要概念清楚。”

吴有训教授还十分重视用实验演示来帮助学生理解讲课内容。有一次,吴有训做公开课外讲演,讲的是“振动与共振”。他在大课堂上横拉一根很长的绳,在等距离的位置垂下一根根短线,每根短线都一样长,上面系着一个用过的大号干电池(作为重物体用),一共挂了8节电池。他讲了一段时间后,就作表,首先在横线垂直方向推动第1节干电池,于是第1节干电池开始作单摆运动;不一会摆动逐渐减弱,而第2节干电池开始自动地摆动起来;以后,第3、第4节干电池又逐渐地先后摆动起来。这些用最普通的试验器材作的形象表演,非常生动地显示了简谐运动和共振现象。在刚学力学时,简谐运动与共振现象都是比较难懂的概念,但经吴有训教授讲解与表演后,道理就比较容易懂了。

吴有训教授讲课内容很新颖,绝大部分是近代重要的物理实验和结果,以及这些结果的意义。例如,密立根的油滴实验、汤姆逊的抛物线离子谱、汤生的气体放电研究、卢瑟福的α粒子散射实验等。他讲的并不多,而是要求学生通过自学或个人推导去掌握一些近代物理的理论基础,通过自己动手实验去体会实验的技巧与精确性,并加深对理论的理解。

1960年,年过花甲的吴有训教授出任中国科学院副院长,但他仍然坚持在中国科技大学讲授普通的物理课。宏亮的嗓音、深入浅出的风格,依旧不减当年。学生们很珍惜这一次来之不易的机会,课堂内挤得满满的,唯恐错过听课的机会。

“实验物理的学习,要从使用螺丝刀开始”

在清华园,学生们常常看见一位老师,身穿粗布工作服,时而用锯子斧头加工木材,为X光装置制作栏杆;时而用煤气和氧气的火焰,拔制石英丝,安装康普顿静电计。他就是国内外知名的吴有训教授。像历来成功的科学巨匠一样,他总是亲手制作实验仪器。

吴有训当年在美国求学时,就掌握了超群的实验技能。他们做X射线散射实验,有时同学的X射线管坏了,总是求吴有训帮助修复。回国后,他先在南京中央大学物理系任教授,后来到清华大学。他常常告诫学生要锻炼动手的本领。他说:“实验物理的学习,要从使用螺丝刀开始。”

1934年,吴有训教授又去了美国一段时间,他想为国家制造真空管做些工作,从国外带回一些吹玻璃的设备,如玻璃真空泵和各种口径的玻璃管等。1935年,他就开了“实验技术”的选修课,手把手地教大家掌握烧玻璃的火候和吹玻璃的技术。他还要求物理系的学生选修一些工学院的课,如制图、车钳工工艺、电工学、化学热力学等。那时候,物理系的学生还要学普通化学,别的系(如工科)的学生上普通化学,都只做半天的实验,而物理系却规定要和化学系一样做两个半天的实验。大家因为功课忙,思想上有抵触。吴老师竭力解说,还是要大家多做实验,学习实验技术。他对学生后来的学习和工作,有很大很好的影响。

1937年,钱三强到法国巴黎大学居里实验室,跟约里奥?居里夫妇作原子核物理研究。他看到约里奥的动手能力也很强,自己会上车床。有一天,约里奥问钱三强:“你会不会金工?”钱三强毫不犹豫地回答道:“会一点。”由于他在清华学过吹玻璃的技术,选修过“金工实习”课,这一下正好用上。所以他对简单的实验设备和放射化学用的玻璃仪器,一般都能自己动手做,比起一遇到动手的事就要求人方便多了。1948年钱三强回国后,也同样鼓励年轻人要敢于动手,自己制作仪器设备,这对他们后来成长大有好处。钱三强回忆这段事实,说明他在清华时受到过吴有训教授的教育,敢于动手,对他一生都有重要意义。

注意发现、培养人才

吴有训教授是我国优秀的教育家。几十年来,他以踏实、严谨的工作作风从事科研和教学,并且注意人才的发现和培养。他总是诲人不倦,鼓励青年人进步。

吴有训老师指导一个学生完成毕业论文的事情,该生一直记忆犹新。记得在即将毕业的半年内,吴老师让他独立完成一项实验工作,以实验报告作为毕业论文。这个实验的题目,是测量清华园周围氡气的强度及每天的变化。为选择简便的实验方法,吴老师带领他一起翻阅杂志,建立实验装置;其中最困难的,是要有一台现成的、不必花钱的高压电源(约一二万伏)。最后采纳一位实验员的建议,把一台闲置不用的静电发生器改造了作为高压电源。他们修旧利废,寻找仪器,不到1个月时间,一切都已安排就绪。于是,就开始了数据记录工作。4个月后,在吴老师指导下,该生成功完成了这一实验工作,并且写出了毕业论文。吴老师对这一工作很满意。1942年,该生发表了一篇关于中微子探测问题的文章。吴有训老师看到后很是赞赏,并亲自代为他请求范旭东奖金。

钱三强作毕业论文时,跟吴有训老师做一个真空系统,他很高兴。可是,当一个真空系统刚吹成时,一抽真空,突然整个玻璃设备炸开了,水银也流了一地,把钱三强吓了一大跳,赶快跑去告诉吴老师。吴老师让他赶快把窗户打开,并立即跑出来,以防水银中毒。过了两天,吴老师把钱三强叫去,一点责备都没有,鼓励他再干,结果,钱三强毕业论文的实验完成得很好。

吴有训和叶企孙教授一样,非常重视科学知识的全面培养,不仅要求学生学好本系的课程,并且教导他们选修数学、化学等外系的重要课程。有许多学生既学了不少数学课,也学了分析化学、有机化学、物理化学和工业化学等课;而且严格要求和化学系的同学一样,要做满全部实验课。他们也还分头选读了直流交流电极、热工原理、结构学和结构理论等工学院的重点课,有的同学甚至读满了两个系或三个系的学分。这样的训练,为一生从事教育、科研工作打下了坚实的基础,易于联系实际,适应生产需要。

他也十分重视对外交流,鼓励本系教师到别的系甚至外校去兼课,他本人就曾在北京大学兼过课;同时也注意邀请外系、外校的学者来本系、本校讲学。

特别值得一提的是,1935年,吴有训教授曾邀请英国剑桥大学著名物理学家狄拉克来华讲学。狄拉克于当年7月到达北平,在清华大学作了3天的学术访问,应正电子有关问题发表演讲,这是当时国际物理学界的最前沿课题之一。此外,丹麦的物理学大师玻尔,于1937年初到中国访问时,也应邀在清华大学作过学术报告。这些交流活动,无疑使清华物理系的师生们开阔了眼界,也给科研和教学活动增添了新的活力。

【大师小传】

吴有训(1897—1977),字正之,江西高安人。中国近代物理学奠基人,教育家。1920年毕业于南京高等师范学校(今南京大学)。1921年赴美入芝加哥大学留学,随康普顿从事物理学研究,1926年获博士学位。此年秋回国,先后在江西大学和中央大学(今南京大学)任教。1928年秋起,任清华大学物理系教授、系主任、理学院院长(包括1938年以后在西南联合大学的8年)。1945年10月任中央大学校长。1948年底任上海交通大学教授,1949年任校务委员会主任。1950年夏任中国科学院近代物理研究所所长。同年12月起任中国科学院副院长。期间还曾兼任中国物理学会理事长。1949年秋—1952年秋,任交通大学校长。1977年11月30日在北京逝世。

叶企孙:中国科学事业的奠基石

说叶企孙是中国科学事业的奠基石,一点也不为过:他创建了清华大学物理系,并培养出50多位院士;他是杨振宁、李政道等国际知名学者的老师;在23位“两弹一星”功勋奖章获得者中,半数以上是他的学生。

创建清华物理系,并能打破常规、触类旁通

1924年,叶企孙先生学成归国,任教于南京前东南大学物理系。1年后返归北京清华留美预备学校,与张子高教授、郑桐苏教授等人一道,担任物理、化学和数学的教学工作。

当时的清华留美预备学校由北洋政府外交部管理,设有中等科和大学预科,重视英语学习,结业时相当于美国大学二年级水平,或现在的美国社区大学水平。学生由全国各省按对美庚子赔款分担份额的比例确定数目、名单并保送入学,毕业后全部公费留美。不少人在美读完大学后继续攻读博士学位,但也有一部分只读毕工程硕士学位。由于学生入学主要由地方当局保送,在当时的政治条件下,大多数是当地官绅子弟,社会上对此责议颇多。

在“五四运动”精神的推动下,叶企孙主张清华自办本科。1925年清华建立大学部。1929年创立文学院、理学院、法学院,叶教授与冯友兰、陈岱孙教授一起主持各院的创建工作。叶先生还聘请了物理系的吴有训、萨本栋教授,数学系的杨武之、熊庆来教授,化学系的萨本铁、黄子卿、高崇熙教授等。

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