中國物理學之父——吳大猷

吳大猷(1907.9.29-2000.3.4),筆名洪道、學立,廣東高要人,出生於廣州府番禺縣,著名物理學家,被譽為中國物理學之父。

1933年(中華民國二十二年)獲美國密歇根大學博士學位,1939年獲中央研究院丁文江獎金,1948年被選為中央研究院第一屆院士,1983年11月任臺灣中央研究院院長。

吳大猷畢生獻身科學研究和教育事業,為中國科學發展作出了重大貢獻,在世界物理學界享有盛譽。在原子和分子的一般理論方面做出了重大貢獻。他的兩項研究為後來的工作開闢了道路,一項是關於重原子f態的計算,另一項是閉殼層電子激發態的計算。

中國物理學之父——吳大猷

主要成就

科學研究

吳大猷的學者生涯可大致分為三個時期:北京大學時期(1934—1946)、北美時期(1946—1978)和臺灣時期(1978年起)。他的研究領域涉及原子和分子理論、相對論、經典力學和統計力學的各個方面。尤其在原子和分子理論、散射理論和統計力學方面有獨創性。

中國物理學之父——吳大猷

20世紀30年代,吳大猷研究了多種原子分子光譜,研究了苯及其衍生物的拉曼光譜,發現並證明了苯的同位素移動並對此作了正確的解釋。30-40年代,在中國最早進行了原子多重激發態的研究,較早計算了氦原子雙激發能態;計算慢中子與原子碰撞的散射截面;提出原子碰撞的理論模型和計算方法;研究了氯化乙烯的同分異構體的紅外光譜及分子對稱問題;討論了由分子或電子激發的分子振動、分子振動與轉動的交互作用、分子簡正振動等問題。

中國物理學之父——吳大猷

吳大猷在原子和分子的一般理論方面做出了重大貢獻。他的兩項研究為後來的工作開闢了道路,一項是關於重原子f態的計算,另一項是閉殼層電子激發態的計算。他認為,鈾離子能級的相對位置應該很類似於釙、釷和錒的相應的離子能級。這就等於給出了錒、釷、釙和鈾四個重要元素最低態的電子組態的信息。他肯定,93號以後的元素必定以5f電子為最低態。於是他預言,中性的93號原子的正常態至少包含一個5f電子,因而有可能存在一個類似於週期表中稀土族的元素系,從鈾開始的化學性質類似的14個元素。這就是說,吳大猷通過f態的計算,預言了鈾後元素的存在。他的這一工作為鈾後元素的發現和M.C.麥耶爾對同類問題的計算開了先河。從1940年開始,鈾後元素分別以各種方式被發現。他的第二篇論文題為《兩個最低點的特徵值問題和重原子f態的量子虧損》,討論了前人沒有討論的具有兩個不對稱的最小值位勢的量子力學問題。他WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)近似法求解了波動方程的本徵值,並將結果用於某些原子能態的計算,特別是用以說明量子虧損。對此,學術界評價吳大猷這一工作具有非常不尋常的意義。

中國物理學之父——吳大猷

吳大猷在原子光譜方面的一項工作已被Y.P.瓦施尼稱為“吳態”。“吳態”的存在,1967年已由P.費爾曼和R.諾威克用實驗所證實。對於散射理論,吳大猷通過對原子和分子的電子碰撞激發和雙重激發研究,做出了貢獻。他關於氦的雙重激發能態研究已被D.E.高耳登列入電子-原子散射共振研究的早期貢獻。在統計力學方面,吳大猷把躍遷概率的概念同不可逆過程聯繫起來,為嚴密表述和深入理解不可逆過程的時間方向性也做出了功績。70年代中期後,吳大猷先生開始關注物理學哲學問題。他的一系列關於物理學發展與哲學的講演,於1975年出版,書名為《現代物理學基礎的物理本質和哲學本質》。吳先生認為,一位物理學家,從對物理學的歷史和哲學的更深刻更具批判性的理解中,會有助於更全面地瞭解物理學。此後,吳先生一直關注物理學哲學和科學哲學的問題。1988年,他在醫院病榻上寫出了《物理學的性質、簡史和哲學》。

中國物理學之父——吳大猷

人才培養

1941年吳大猷開始在西南聯大教授古典力學。吳大猷學生有楊振寧馬大猷李遠哲李政道黃昆朱光亞等一大批著名物理學家。 一批骨幹物理學家,如馬仕俊郭永懷虞福春都曾從他那裡受益過。


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