紀念葉企孫先生(下)丨科學史

編者按:葉企孫(1898~1977)先生,中科院院士、我國傑出的物理學家、教育家和我國近代物理學最主要奠基人之一。今天是其誕辰120週年紀念日,我們節選葉企孫的侄子——中國工程院院士葉銘漢發表在《現代物理知識》的文章《紀念葉企孫先生》的部分章節,以饗讀者。全文可看《現代物理知識》2018年第3期。

傑出的教育家

創建清華大學物理系

1924年3月葉企孫回國,應東南大學聘任為副教授,講授力學、電子論和近代物理等課程。1925年5月,清華學校開始辦大學本科,9月他受聘到清華學校任副教授。他在東南大學的學生趙忠堯、施汝為隨同北上,任清華學校物理學助教。

1926年1月清華物理系成立。葉企孫擔任物理系主任。當時全系僅梅貽琦、葉企孫兩位教授,梅貽琦當時是清華學校教務長,忙於校務,實際上全部教學工作都由當時為副教授的葉企孫一人承擔。物理系在1925、1926和1927年各招收了4、1和3名學生,他一人擔任所有物理學理論課程的講授,同時精心擘劃,具體組織,延聘良師,建設實驗室,創建物理系。圖1是1926年物理系成立時的全體人員合影,全體共12人:教授2人,講師鄭衍芬1人,助教趙忠堯、施汝為2人,技術員閻裕昌1人,工人6人。

纪念叶企孙先生(下)丨科学史

圖1 1926年4月 清華學校物理系全體教職工合影。攝於科學館大門口。

第1排左起:鄭衍芬,梅貽琦(教授,校教務長),葉企孫(系主任),賈連亨,蕭文玉。

第2排左起:施如為,閻裕昌,王平安,趙忠堯,王霖澤。

梅貽琦有一句名言:“所謂大學者,非謂有大樓之謂也,有大師之謂也”。葉企孫在清華學校唸書時,梅貽琦是他的物理學老師。梅貽琦關於教育的思想,葉企孫完全贊同。師生兩人志同道合,葉企孫在清華大學跟隨梅貽琦一起工作約二十多年,梅貽琦有事離校時,多次由他代理校長職務。

葉企孫強調:“大學校的靈魂在研究學術,……­物理系的目的就重在研究方面”。他認為:“物理系的教學事業,在:(1)培植物理學之研究者,(2)訓練中學、大學之物理學教師,(3)供給其他各系學生所需之物理知識。”

他認為要建設一個高水平的物理系,必須有一批高水平的教授,“必揀選研究上已有成就,並且能夠繼續研究的人”。為此他千方百計延聘良師,毫無門戶之見。從1925到1927年,他多方努力,但未能聘到他選中的對象。1928年清華大學更名為國立清華大學,他親自到南京,當面聘請在東南大學任職的吳有訓先生,成功地將吳先生請到清華大學。他招賢納才,把吳先生的工資定得比自己的還高。從1928年-1937年,他先後聘請到薩本棟(1928)、周培源(1929)、趙忠堯(1932)、任之恭(1934)、霍秉權(1935)、孟昭英(1937)等教授到清華。他們都一面教書,一面做研究工作或著書立說。大家在葉企孫領導下團結奮鬥,清華大學物理系的教學和科研很快在國內名列前茅。

葉企孫努力創造師生從事研究的條件,特別是實驗研究的條件。不僅從國外進口儀器設備,還想方設法創造自制儀器的條件。為吳有訓購制了X光機,為趙忠堯購置了鐳放射源。減少薩本東的授課時間,以便他有更多時間編寫《普通物理學》,這本書後來成為我國大學普遍採用的物理學教科書。1931年葉企孫在德國訪問,通過趙忠堯的介紹,聘請到哈勒(Halle)大學青年技工海因策(Heinfze),他隨葉企孫到清華工作,製造儀器設備,直至1937年抗戰開始才轉至協和醫學院工作。

葉企孫對於物理系所授課程,主張:“本系自最淺至最深之課程,均為注重於解決問題及實驗工作,力戒現時高調及虛空之弊”,“科目之分配,理論與實驗並重,重質而不重量”。當時物理系本科生不學習四大力學,四大力學是研究院課程他十分重視學生動手能力的訓練,要求物理系學生選修木工、金工和機械製圖等課程,自己動手製造實驗設備,並做畢業論文。在物理系所在的科學館的一層有金工車間、木工車間,學生可以使用車床等製造自己所需的實驗儀器。當時清華青年師生動手製作儀器蔚然成風。

葉企孫講課時,非常注意把概念反覆講透,讓學生能搞清楚。他一再強調: “我們的課程方針及訓練方針,是要學生想得透;是要學生對於工具方面預備得根底很好;是要學生逐漸的同我們一同想,一同做;是要學生個個有自動研究的能力;個個在物理學裡邊有一種專門的範圍;在他們專業範圍內,他應該比先生還懂得多,想得透。倘若不如此,科學如何能進步?總而言之,我們希望五年後或十年後,這個實驗室能不愧為世界上研究實驗室之一。數十年或數百年後,這個實驗室也許是中國的Leyden。……我們希望他們個個有這樣的希望,我們希望他們個個努力幫助,使這個希望實現。”當時物理系只有兩位教授,七位學生, 葉企孫就有這樣遠大的理想,這樣的夢。

葉企孫經常請學生到他家吃茶點,與學生交流。他詢問每一位學生,瞭解每一位學生的情況。他很注意學生的特長。王淦昌原為化學系學生,有一次,葉企孫在上課時,問一個問題, 王淦昌回答得很好。 葉企孫感到他的物理概念清楚。從此以後,葉企孫經常跟他談話,勸他轉到物理系。大家知道,王淦昌後來是兩彈一星功臣,核物理學大師。

在兩彈一星23位功臣中,有6位是葉企孫的在清華大學物理系畢業的學生,他們是:王淦昌、趙九章、王大珩、彭桓武、錢三強、陳芳允;2位是葉企孫在西南聯大物理系畢業的學生:朱光亞和鄧稼先;還有王希季雖然是機械系畢業生,但葉企孫親自給他上過課;周光召在解放後從清華大學物理系畢業。

從1929到1938年,清華大學物理系共畢業本科生69人,研究生1人。70人中,有中國科學院院士21人,美國院士2人。成才率之高,實為空前。 清華大學物理系,創建不到十年,在上世紀30年代中葉,已成為我國高水平的物理學人才培養和物理學研究基地之一。

李政道的恩師吳大猷先生在回憶我國早期物理的發展時說“我們應該用怎樣的標準來估計一個機構或是一些人對中國物理的發展的貢獻呢?主要是根據他們在若干年之內,是否建立了傳統,包括人、設備與穩定的氣氛等三方面;他們在幾年後又能吸引多少學生或是激勵、喚起多少個學生繼續做物理研究工作”。今天我們用這個標準來衡量,可以得出結論,在1952年以前,葉企孫等創建的清華大學物理系是我國最好的。

李政道先生曾對清華物理系的發展有這樣的評價。“美國的加州理工學院,在1921年聘請密立根(R.A.Milkan)教授去主持校務後,不到10年成為世界的名校。當時的清華大學物理系雖不能跟加州理工學院相比,但當時中國的具體條件比美國差多了。在不到十年的時間內, 能把一個新創辦的物理系,辦成為全國第一流,現在看來,在發展的速度上, 在辦系的成功上, 我想, 葉老師的創業成就是可以跟20世紀初的加州理工學院相比美的,是十分值得我們今天借鑑, 值得我們今天去研究其中的道理的。”

創建清華大學理學院以及對全校的發展的卓越貢獻

葉企孫的辦學思想對理學院以至全校的發展都有重大影響。他是創建清華大學本科、研究院及研究所的元老之一,長期參與學校重大決策。 他和一批國外留學歸來的年輕“海歸”教授,抱著科學救國和教育救國的信念,在當時梅貽琦校長的領導下,在清華大學形成了一套以“教授治校”為中心的管理制度。

他單身一人,住在清華學校當年給外籍教師住的單元住宅,房子較大。他在家裡請了一位廚師,清華的單身教師和家在城裡的教師,中午有的就在他家包飯。大家一起吃飯,一起交換意見,議論學校。由於葉企孫的住所是北院7號,這群人也被稱為“7號飯糰”。又因住房較大,時常成為新到清華的教師暫時居住的客房。錢三強先生1948-1950年在清華教書時,家在城裡,到清華教課時就住葉家。

纪念叶企孙先生(下)丨科学史

圖2 葉企孫等在清華大學住宅(北院7號)前合影。時間約在1929-1930年間。左起:陳岱孫,施嘉煬,金嶽霖,薩本棟,蕭蘧,葉企孫,薩本鐵,周培源

葉企孫眼光遠大,深思熟慮,辦事公正,不偏袒物理系, 深得大家信任。在創建理學院時,大家的理念相同,團結合作,在分配資源時沒有矛盾,沒有那種怕一塊蛋糕你多得我就少得的顧慮,各系都同步快速發展,一起蒸蒸日上,迅速在國內名列前茅。

清華大學從1925年起自留美預備班轉變為大學之後,不到十年時間,就成為全國第一流大學,這樣的進展速度在我國教育史上是罕見的。現在看來可以說是奇蹟,當時的辦學理念和管理制度值得我們研究。

清華大學很早就看到航空工程的重要性。1929年清華大學邀請後來被稱為“世界超音速時代之父”的馮·卡門到清華作學術訪問。他建議清華開設航空工程課程。可惜當時清華校長羅家倫未予重視。1935年秋,清華在機械系裡成立了航空機械工程組。

1935年華北局勢緊張,清華大學決定籌建長沙分校,由葉企孫主持籌建事宜,及時在長沙建成了一批校舍。1937年7月,日本帝國主義大舉侵略我國,清華大學、北京大學和南開大學搬遷到長沙,利用那批校舍,成立長沙臨時大學。清華大學當年的遠見措施,起了很關鍵的作用,促成了後來在昆明成立西南聯合大學。

1945年8月抗戰勝利,葉企孫任清華大學覆校設計委員會主席,統籌策劃覆校建設與發展事宜,1949年5月至1952年9月任清華大學校務委員會主任委員(即校長),領導全校工作。

創建特種研究所

1934年葉企孫辭去物理系主任,薦吳有訓繼任。1936年,清華大學為了我國當時最迫切的重大的需要,開展有關國防和前沿科學的研究工作,成立特種研究事業籌劃委員會,葉企孫任主席,負責籌劃建立特種研究所。特種研究事業籌劃委員會在抗戰前設立了農業研究所,無線電研究所和航空研究所。農業研究所有兩個研究組,農業病蟲害組和植物生理組。無線電研究所成立後,即訂購了製造真空管的設備,準備研製真空管。1935年該設備運到北平,但因華北局勢緊張,即把全部設備轉運至漢口。後運到昆明。

為了我國開創航空事業,決定自行研製飛機,與國民政府秘密合作,在南昌建造一個大風洞。1937年著名的航空專家馮·卡門再次訪問清華大學,清華通過他聘請美國專家華敦徳到清華指導。不久,清華成立了航空研究所,1937年在南昌建成了當時世界最大的風洞。

抗戰開始後在昆明建立了國情普查研究所,對我國的人文、資源、社會做調查。當時奇缺這些方面的數據。

清華早在1936年就擬在長沙建立金屬研究所。著重我國富產的特種金屬的研究,曾與國民政府計劃在長沙附近建造的鋼鐵廠等工廠合作。因戰局發展,後在昆明建成。

1939年清華成立特種研究所委員會,領導上述五所,葉企孫任主席。這五個研究所不招收學生,只收助教,專做研究。這五個研究所設在昆明郊區一個名叫大普吉的小村,抗日戰爭艱苦困難的歲月裡,堅持科學技術研究。研究所的條件很簡陋,建築都是平房,有電,但沒有自來水。在實驗室的旁邊搭一個高架,把水桶支在上面,打了井,用手壓水泵把水壓到桶裡,水從高處流下,成為“自來水”。特種研究所為我國培養、儲備了一批尖端人才,對抗戰勝利後、特別是新中國的建設,做出了重大貢獻。他們的代表人物有陳芳允(兩彈一星功臣)、慈雲桂(我國傑出的計算機學大師)、戴振鐸(美國工程院院士)和王天眷(激光研究的先驅)等,他們曾在無線電研究所工作,受到了培養和磨練。

統觀全局培養人才

葉企孫的貢獻還突出地反映在培養我國許多學科的開創者和早期學術骨幹上。清華大學利用美國退回的庚款考選公費留美生(每年名額為20名)。1933年清華大學將此項公費留美向全國開放,不限於清華大學的畢業生,公開考試,擇優錄取。由校務委員會決定選派學科,葉企孫主持此項工作。他高瞻遠矚、大公無私,一直主持考選,從我國國家科學技術發展的需要出發,及時提出建議急需培養的專業人才。例如,1934年以前清華留美在機械方面有鐵道門,考慮到科學發展趨勢,在1934年招考留美公名額中改為航空門(機架組)。錢學森就是1934年上海交通大學機械系鐵道工程專業畢業生。 葉企孫的高瞻遠矚,引導了錢學森走上航空航天方向,為我國的航天事業培養了領軍帥才,作出了重大貢獻。

當時我國有多種留學渠道,葉企孫對清華大學物理系畢業生和助教的留學進行指導。他既重視基礎學科,又重視應用學科。正是由於他的指導,一些物理系高材生留學攻讀應用學科,後來成為我國該學科的奠基人或主要的學科帶頭人,如氣象學和航天學家趙九章、地球物理學家傅承義和翁文波、海洋物理學家赫崇本、冶金學家王遵明、應用光學家龔祖同、光學家王大珩、力學家錢偉長、金屬物理學家餘瑞璜和葛庭燧等。地震學家李善邦是葉企孫在東南大學時的學生,由葉企孫介紹到中央地質調查所工作。李善邦自學地震學理論和技術,於1932年在北平北安河建成我國第一個測地震站,開創了我國地震科學的研究。

鑑於核物理學在物理學發展中的重要地位,葉企孫在1947年積極籌劃在國內發展核物理研究。同年4月,清華擬撥5萬美元,由錢三強在國外為清華大學購置核物理研究設備;6月曾謀求與北京大學、北平研究院在這方面合作,促成了1948年北平研究院原子學研究所的建立。錢三強歸國後任教於清華大學,同時兼任原子學研究所所長。該所是中國科學院近代物理研究所的前身。1950年起葉企孫兼任近代物理研究所專門委員和應用物理研究所專門委員,1953年起兼任中國科學院中國科學技術史研究室研究員。後來與竺可楨一起創辦自然科學史研究所,兼任研究員,指導天文學史和物理學史研究,培養了不少自然科學史人才。1955年葉企孫當選為數理化學部委員、常委。

由於葉企孫的教育和引導,許多抗戰前清華大學物理系畢業生和助教後來都成為了知名物理學家或其他學科的知名科學家,如:趙忠堯、施汝為、王淦昌、周同慶、施士元、餘瑞璜、陸學善、龔祖同、馮秉銓、王竹溪、張宗燧、趙九章、傅承義、秦馨菱、翁文波、赫崇本、錢偉長、王大珩、錢三強、何澤慧、彭桓武、葛庭燧、林家翹、戴振鐸等;在西南聯合大學時期畢業的原清華大學學生中有胡寧、陳芳允、張恩虯、李正武、王天眷等;在西南聯合大學畢業或肄業的物理系學生中有李政道、楊振寧、黃昆、鄧稼先、朱光亞、戴傳曾、李蔭遠、肖健、徐敘瑢、黃授書等;1938-1946年間在清華大學特種研究所作助教的有慈雲桂;在1946-1952年間清華大學畢業或肄業的物理系學生中有高鼎三、黃祖洽、陸祖蔭、李德平、陳篪、葉銘漢、周光召、何祚庥、高伯龍、楊士莪、唐孝威、胡仁宇、劉廣均、蒲富恪、李慶忠、周本濂、趙文津、黃勝年等,在助教、講師中有慈雲桂、金建中、馮康等。他們對於我國科學技術事業和高等教育事業的發展做出了重要貢獻。

1952年高等院校改革,清華大學理學院併入北京大學,葉企孫不贊成這一改革方案。他被調入北京大學物理系,在北大創建磁學教研室,建立磁學實驗室,為培養磁學人才做出了重大貢獻。

1957年中國科學院成立自然科學史研究室,葉企孫任兼任研究員,組織編寫《中國天文學史》,培養了戴念祖等科學史學家。

不拘一格提拔人才

葉企孫長期擔任教育、科學界領導職務。他為人公正,任人唯賢,毫無門戶之見,善於團結他人,深受物理學界的尊重與愛戴。他愛才惜才,知人善任,敢於不拘一格選拔與培養人才。葉企孫十分愛護人才。他辦事一直以恪守規章制度聞名,但是對於人才,他不拘一格提拔。

1925年創辦物理系時,當時梅貽琦辦公室有一位勤雜工閻裕昌。葉企孫發現他聰明好學,特提升他為職員,打破了工人和職員的界限,培養他管理學生物理實驗儀器,鼓勵他自制儀器。閻裕昌非常努力,作出成績,但不幸因勞致病,得了肺結核。葉企孫個人出資送他到香山療養治療。他不久恢復健康。葉企孫不集財。在抗日戰爭之前,清華大學低薪工作人員因經濟困難而無法看病時,他時常捐贈個人財產救助。1938年閻裕昌由葉企孫介紹去冀中研製軍火,作出很大貢獻,1942年在抗戰中被俘,英勇不屈,壯烈犧牲。

纪念叶企孙先生(下)丨科学史

圖3 抗日救國烈士閻裕昌

1930年春,僅初中畢業的華羅庚在上海《科學》雜誌上發表《蘇家駒之代數的五次方程式解法不能成立之理由》,轟動數學界。同年,清華大學數學系主任熊慶來了解到華羅庚的自學經歷和數學才華後,經理學院院長葉企孫同意,打破常規,聘華羅庚為清華大學數學系助理。有一份工資,華羅庚可以在清華園生活,得到了自學提高的機會,可以旁聽課程,並提高英語水平。在那段時間裡,華羅庚在國外雜誌上發表了3篇論文。1933年,葉企孫召開會議,力排眾義,破格提拔沒有大學學歷的華羅庚為助教。葉企孫說:“清華出了個華羅庚是好事,我們不要被資格所限制。”1936年清華出資送華羅庚到英國劍橋大學深造,跟隨數學大師哈代做研究。華羅庚發表多篇論文,在世界數學界贏得了聲譽,終成知名數學家。華羅庚曾說:“道及葉企老, 不覺淚盈框,他對我的愛是說不盡的,而他的千古奇冤我竟不能設法尋根究底,殊難為人。”華羅庚有天才,但是如果沒有熊慶來、葉企孫不拘一格對他破格提拔,多方培養,送到數學大師處留學,恐怕是“玉不琢,不成器”。

結束語

今年是我的叔父葉企孫先生誕生120週年,關於對於我的叔父的為人,很難用幾句話來總結。我現在抄錄周光召先生寫的紀念文章《紀念葉企孫先生》的一些語句:“葉企孫以他畢生的精力,為我國科學事業和教育事業作出了傑出的貢獻。……創辦了清華大學物理系和理學院,建設了北京大學物理系金屬物理及磁學研究室, 培養了一大批物理高級人才,其中不少是國內外著名物理學家。他從事教學工作五十餘年及教育領導工作多年,為我國物理學人才的培養和教育事業的發展做了大量卓有成效的工作,是我國著名的教育家之一。……他善於識拔青年,獎腋後進,深受師生們的愛戴。……是一位崇高的愛國者。……生活非常簡樸,對國家、社會從無高的要求, 但卻為國家、社會始終勤奮地工作,無微不至地關心他人,把全部心血灌注於中國的科學事業和教育事業,把畢生精力與智慧貢獻給國家與民族,為後輩學人樹立了良好的典範。葉企孫先生的愛國精神、科學業績和優良品格是永恆的。”


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