王淦昌在贵州的七年

浙江大学在遵义

王淦昌在贵州的七年
(《王淦昌先生传略》节录)
+范岱年 亓方

1940 年初,浙大迁到了贵州遵义。一年以后,理学院(物
理系)又迂到遵义附近的湄潭县。抗战时贵州的条件虽远不及抗
战前的杭州,但是总算为浙大提供了比较安定的教学与研究环
境.就在这七年中,浙大由于她丰硕的学术成果,浓厚的学术空
气,被英国学者李约瑟誉为“东方的剑桥’.王淦昌在浙大教授
中,又是成果比较突出的一个,堪称“东方剑桥”中的佼佼者。
(1 )关于探测中微子的建议
王淦昌这时期的最重要的科研成果是“关于探测中微子的建
议”。
早在1914 年,查德威克就发现放射物质辐射出的γ 射线、α
射线的谱是分立的,而F 射线的谱却是连续的。这似乎与原子
核处于分立的量子状态的事实不→致,产生了所谓能量危机一一
即能量似不守恒。玻尔认为,在放射卢射线肘,能量仅在统计
的意义下守恒,对于单个的反应并不守恒。可是, 1930 年12 月
4 日泡利在致“蒂宾根地区物理会议放射性组”的公开信中提出:
“在原子核内可能存在一种我称为中子① 的电中性粒子。它具有
自旋,遵从不相容原理,另外它们不以光速运动,以此又同光
子区别开来。中子质量一定是电子质量的数量级,不管怎样也不
会大子质子质量的0.01 倍一一假定卢衰变中一个中子与一个电
子一同射出,卢连续谱将不难理解。这样,中子、电子能量和就
是一个常数。”但是炮利对自己的猜想并没有充分的信心。1933
年,在中子发现之后,费米提出了卢衰变理论,认为中子衰变
为质子、电子(卢射线)和中微子(即泡利所称的中子),这在
理论上肯定了中微子的存在。问题是,如何从实验上确认中微子
的存在。由于中微子不带电,静止质量接近于零,因此这类实验
十分困难。1941 年前,品然已有不少物理学家做过这方面的实
验,但都没有取得确凿地证实中微子存在的结果。
王淦昌是赞成泡利的假说和费米理论的。他认为:“泡利之假
说与费米之理论,固属甚佳,然若无实验证明中微子之存在,则
两氏之作,直似空中楼阁,毫无价值,而卢放射之困难仍未解
决J 王淦昌充分意识到中微子实验验证的重大意义,所以尽管在
抗战颠沛流离的过程中,他仍一直关注着这个问题.在贵州遵义
安居下来以后,他阅读了最近几年有关这个问题的论文,经过反
复思索写了一篇短文《关于探测中微子的一个建议》(A Suggestion
on the Detection of the Neutrino)于1941 年10 月13 日寄
到美国Physical Reviewo 王淦昌先生这篇重要短文曾先投寄《中
国物理学报》,但不知何故,未为该刊所采用。后来继任《中国
物理学报》主编的钱临照教授知道了这件事,感叹地说,“这对
《中国物理学报》是一个损失”,“可以说是失之交臂”。
王淦昌先生在这篇短文中,首先指出:
“众所周知,不能用中微子自身的电离效应来探渍’j
它的存在。看来,测量放射性原子的反冲能量或动量是
获得中微子存在的证据的唯一希望。克兰(Crane)和
哈尔彰(Halpern)已经通过用一个云室测量发射出的
卢射线和反冲原子的动量和能量,得到了倾向于中微子
存在的证据,可是,由于反冲原子的电离效应很小,似
乎有必要考虑另一种不同的探测方法。
·“当一个F类放射性原子不是放射一个正电子而是
俘获一个K 层电子时,反应后的原子的反冲能量和动
量仅仅取决于所放射的中微子,原子核外的电子的效应
可以忽略不计了。于是,要想求得放射的中微子的项量
和能量就比较简单,只要测量反应后原子的反冲能量和
动量就行了。而且,既然没有连续的卢射线被放射出
来,这种反冲放应对于所有的原子就都是相同的”。
王淦昌建议的关键之点就在于把普通,衰变末态的a三体变
为K 俘获中的二体.这就使得中徽子的探测有实际可能.
王淦昌的文章发表后不过几个月,阿伦(J.S.Allen,1911一)就
按照这一建议做了Be~ 的K 电子俘获实验,测量了Li7 的反冲能
量,取得了肯定的结果。但由于用的样品较厚与孔径效应,没能
观察到单能的Li7 反冲.以后,莱特(B.T.Wright)在1947,施
密斯(P.B.Smith)和阿伦(J .S.Allen)在1951 又重做了类似的
实验,仍未发现单能反冲.直到1952 年,罗德拜克
(G.W.Rodeback)和阿伦的A31K 电子俘获实验,才第一次发现
了单能的反冲族. c13-1 反冲能量的实验值与理论预言值完全符
合.同一年,戴维斯(R.Davis)成功地做了Be7 的K 电子俘获
实验.王淦昌1941 年提出的建议,在1952 年的实验中取得了成
功。
王淦昌先生在回忆《关于探测中微子的建议》发表前后的情
形时说:“那个时期觉得自己比较成熟了。敢想问题,也想得很
多。只是工作起来因为条件不具备,很多事情做不下去,真是可
惜。在德国和刚回国的一段时间,我太年轻,还不能很扎实地做
工作,还只是在学。后来的感觉不同了。不过我始终怀着极大的
兴趣寻找新现象(new phenomena )。
(2)在湄潭的工作
浙大物理系先设在遵义北郊的小龙山,后设在湄潭西郊的双
修寺。实验室昌然简陋,仪器却安置得井井有条。一台靠汽车发
动机带动的小发电机是唯一的电源,无钱也无处购买新的放射
源,仅仅有卡几毫克锚,没有什么探测器,只有一台自制的小云
室。就是在这样艰苦简陋的情况下,王淦昌从事着物理研究。
1942 年j!J 1947 年,他在国内外学术刊物上发表了九篇论文。
1943 年,王淦昌提出了“关于宇宙线粒子的一种新实验方法
的建议”。他建议用一种透明的胶质块,通过化学反应,记录电
离粒子的径迹.与照相底片相比,这种方讼的好处是:这种块是
三维的,而不是二维的;与云室相比,它的好处是在所有时刻都
是灵敏的.他还指导化学系学生蒋泰龙研究“用化学药剂来显示
高能射线的轨迹”,并与他合作写出了《论γ 射线的某些化学效
应》的论文,并制成了磷光材料硫化镑,研究过“有机活化
ZnO • ZnCl2 磷光体”,王淦昌在做这几项工作时,遇到化学上
的问题,经常请教化学系的王藻仁教授( 1906-1986)。王淦昌
的这种想法和探索同后来英国物理学家鲍威耳( C.F.Powell’
1903一1969)的工作十分相似。鲍威尔发展了乳胶技术,并用此
法发现了π 介子,因而获得了1950 年度的诺贝尔奖0 1945-
1946 年, ;王淦昌指导物理系学生忻贤杰进行磷光体机械效应的
研究。没有激励光源,就用太阳光作激励源,他们一起于烈日中
在棉被掩捂下进行实验,并于1947 年联合发表了《用机械方法
产生磷光》的论文。1945 年,王淦昌在英国科学期刊《自然》
(Nature)上发表了《中子的放射性》一文,提出了一种探测中
子衰变的方法。一年以后又发表了“中子与反质子”一文,就卡皮
查( Kapitza)关于在分析宇宙线谱过程中发现了反质子的报
道,提出了探测反质非存在的建议。
王淦昌曾对学生说,“不要认为物理学的研究工作只有钻研纯
理论和做实验两个方面,还有第三个方面,那就是归纳、分析和
判断杂志上所发表的人家的实验方法、数据和结论。这种工作是
给理论工作搭桥的,是推动实验工作前进的。现在是抗战期间,
中国还很穷,还很糟糕,我们要钻研前沿问题缺乏必要的实验设
备条件,只能做这种搭桥工作。这种工作在物理学界也很重要。”
王淦昌这时期的若干工作就是这种“搭桥”工作。
正如王捡昌的老师吴有训先生所评价的那样:“王淦昌是个全
才,实验与理论都行。”王淦昌不仅重视实验工作,也十分重视理
论物理。为了巩固自己的理论物理基础,他主动承担了电磁学、
热力学、光学等课程的教学任务,把全部基础课程教了→遍。他
也曾做过两项理论研究。他曾指导1940 年届毕业生曹莹龄写了
《核力与重力的关系》一文,从核力与重力都是吸引力这一共性
出发,探讨二者的关系。美国的《物理评论》和英国的《自然》
先后刊载了这篇论文。《五维场论》则是王淦昌与助教程开甲在
1946 年经过多次讨论完成的。王淦昌深知,要建立一个理论,
决不是轻而易举的,要经过多次猜测、否证、修正甚至另起炉
灶.所以,他常常告诫学生的一句口头禅就是:“罗马不是一朝?
夕建成的’.
王淦昌不仅重视理论与实验的结合,而且重视物理学与其他
学科的结合e 在化学系缺少物理化学教授肘,他曾承担过物理化
学课,指导过化学系学生钱人元、蒋泰龙的研究工作。他也曾指
导过气象学研究生叶笃正的研究论文《湄潭近地层大气电位的观
测研究》,强调第一手观测资料的重要性。他也鼓励物理系毕业
生梅镇安去研究生物物理。这些学生都认为王淦昌是他们的启蒙
老师,他对他们的身传言教,使他们终生受益匪浅。诺贝尔物理
学奖获得者李政道是在1943 年进入浙大物理系的。虽然他在浙
大只呆了一年多,但他至今还记得王淦昌、束星北教授与他作过
的讨论,是他们激起了他对物理学的热情。从这些零散的例子
中,我们也可以看出,王淦昌先生在贵州的七年中确实哺育了不
少杰出的科学人才。
1943 年正当抗日战争最为严酷的岁月,他接替体弱多病的
何增禄担任物理系主任。因此,除了教学与研究外,他还要兼顾
行政工作。每年新生入学, 他还往返徒步数十里去永兴一年级分
部会见新入学的物理系学生。笔者之一范岱年是1944 年秋入学
的。一天上午,王淦昌先生就从源潭徒步赶来,与卡一名新生共
坐在一间教室的几条破旧板凳上亲切地交谈。他很带感情地说:
“物理学是)门很美的科学。大至宇宙,小至基本粒子,都是她
研究的对象。她寻求其中的规律。这是卡分有趣味的。你们选择
了一个很好的专业。”他的讲话鼓舞了大家献身于物理学的决心。
王淦昌先生在抗日战争的艰苦条件下,做了那么大量高水平
的研究工作和教学工作,并兼管系的行政工作,这是极不平凡
的。何况当时他家境十分困难,薪金少,孩子多(当时已有五个
孩子,他在遵义时又得了一个女儿,名遵明),自己体弱有病,
营养不良, 一只山羊的奶还让给几个孩子分吃。他有时因病卧床
休息时,还在那里翻阅科学文献,思索物理学前沿的问题。他就
是这样渡过艰苦的抗战年月的。
他在实验室中,总是兴致勃勃;在教室里,在讨论会上,总
是精神抖擞,大声与人讨论和争论,特别是与束星北教授。他们
俩为追求真理而热烈争论的精神,在浙大一直传为美谈。
浙大物理系在湄潭期间, 1942 年1 月11 日,曾以物理学会
名义举办了“伽利略逝世三百周年纪念会”,何增禄任主席,生可
楠、胡刚复等作了报告,王淦昌也作了题为《原子核力场》的学
术报告。以后又举行了中国物理学会贵州区分会第卜届( 1942
年12 月)、第十一届( 1943 年10 月31 日)、第十二届( 1944 年
10 月25-26 日)、第十三届( 1945 年10 月7 日)年会。在第十
届年会上,王淦昌作了学术讲演《用化学方陆研究宇宙线及原子
物理之展望》,宣读了两篇论文《关于介子的人工产生》、《寻求
P 射线发射的半衰期与原子序的关系的尝试》。他在第十一届年
会上,宣读了论文:《关于硫化钵磷光体》(与曹查龄合作)、《射
线对化学物质的影响》(与蒋泰龙合作)。第十二届年会是与中国
科学社在据海的社友联合举行的。堂可楠、李约瑟夫妇都到会作
了报告。会上宣读论文三十余篇,会上,英国动物学讲师毕丹耀
报告了“近来生物物理学之进展”,谈家械、王淦昌、胡刚复、王
藻仁、姚鑫......等教授均提出问题,进行了热烈的讨论。这次会
议给李约瑟以良好的印象。在这前后,李约瑟把浙江大学誉为
“东方的剑桥”.在第十三届年会上,王淦昌宣读了论文《关于初
级宇宙线的本性》,《一种新的有机活化磷光体》,《基本粒子的五
维理论和质子的质量》(与程开甲合作)。当时的物质条件是很艰
苦的,坐的是术板凳。但当时浙大的学术风气却十分活跃,学术
讨论的质量是相当高的.
1945 年8 月上句,抗日战争胜利的喜讯是紧接着美国在日
本投掷原子弹的消息传到贵州泪潭这个偏僻的山城的。当时, 一
般人包括绝大部分浙大学生都不知道原子弹是怎么一回事。8 月
下旬,王淦昌先生应邀作了关于原子弹及其原理的报告,引起了
师生们极大的兴趣.王淦昌先生当时可能没有想到,在19 年以
后,他和他的不少学生们参与研制的原子弹也在祖国的大地上试
爆成功了。
(转载自《王淦昌和他的科学贡献》)

①即后来人们所称的中徽子.因为当时中子尚未发现,故炮和i称这种假想的粒子为中子。

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