01.10 陸士嘉:她是物理大師普朗特唯一的女弟子

德國著名物理學家路德維希·普朗特(1875—1953)是近代力學主要奠基人之一,他在邊界層理論、風洞實驗技術、機翼理論、紊流理論等方面都有很深的造詣,被世界物理學界譽為“空氣動力學之父”和“現代流體力學之父”。

世界航空航天領域最傑出的科學家馮·卡門就是普朗特教授最得意的學生之一,中國著名科學家錢偉長、錢學森、郭永懷都曾師從馮·卡門教授,而中國著名流體力學家陸士嘉女士卻是物理大師普朗特的學生,而且是普朗克教授培養的唯一女博士。

陸士嘉:她是物理大師普朗特唯一的女弟子

陸士嘉

陸士嘉(1911—1986)原名陸秀珍,浙江蕭山人,1911年3月18日出生於江蘇蘇州知府內宅獅子林,其時陸士嘉祖父陸鍾琦正在江蘇布政使任上,這位曾當過溥儀父親載灃老師的進士,不久就被調任山西巡撫,但陸鍾琦出任山西巡撫僅23天,就被山西標統閻錫山統領的新軍亂槍打死,被一同打死的還有陸士嘉的父親陸光熙。

陸光熙是陸鍾琦的長子,曾在京城翰林院任編修,他到太原輔佐剛剛升任山西巡撫的父親,陸光熙曾留學日本,與閻錫山還是日本陸軍士官學校的同學,也曾在日本秘密加入中國同盟會,原本想遊說父親陸鍾琦響應武昌起義,但由於各方溝通不暢,父子二人成為辛亥革命的犧牲品,《清史稿·陸鍾琦傳》中對此有所記載。

陸家幾乎被山西新軍滿門抄斬,劫後餘生的陸士嘉母親施桐君攜其兄妹三人逃離太原,輾轉千里來到北京,投靠在京城從醫的弟弟施今墨,也就是陸士嘉的舅舅,一家人從此定居北京。

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施今墨

陸士嘉曾就讀於北京高等師範學校附屬小學和附屬中學,期間曾與其丈夫張維、錢學森等人同學,而二十年代之初,革命家鄧穎超也曾在師大附屬小學擔任教員。

1929年7月,陸士嘉考入國立北平師範大學物理系,並且成為該系唯一的女生,陸士嘉之所以選讀物理專業,源於其中學時期曾閱讀過一本《居里夫人傳》,居里夫人對其人生志向產生了重要影響。

1933年7月,陸士嘉以優異成績從國立北平師範大學物理系畢業,被河北第三女子師範學校聘為教員,1933年10月,正在北京志成中學擔任物理教員的汪德昭前往歐洲比利時留學,所遺物理教員職位由陸士嘉接替,陸士嘉一邊認真教學,一邊為留學做準備。

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1933年北師大物理系畢業照

1937年7月16日,陸士嘉與未婚夫張維離開北平,儘管“七七事變”已經爆發,但當時北平尚未淪陷,他們匆匆趕到南京辦理出國手續,張維考取的是“中英庚款”公費留學,而陸士嘉則是自費赴德留學,在“八.一三淞滬會戰”爆發的前兩天,這一對抱著科學救國的青年,從上海乘最後一班郵輪前往英國。

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陸士嘉與張維在郵輪上

張維入讀英國帝國理工學院土木工程系師從皮帕德教授,而陸士嘉則進入德國哥廷根大學研究院攻讀物理學,哥廷根大學創建於1734年,是德國最著名的大學之一,在世界享有盛譽,與陸士嘉同庚的季羨林,曾比陸士嘉早兩年就讀於哥廷根大學。

陸士嘉想要師從物理大師普朗克教授學習空氣動力學和流體力學,這一動因起始於日本飛機對中國的狂轟濫炸,她想改學航空,而普朗特教授則是空氣動力學和流體力學領域的權威,但大師級的普朗特教授怎麼可能願意接收來自中國的研究生,而且還是一個女學生呢?

陸士嘉毫不氣餒,經過幾次約見,終於站在了普朗特教授面前,她真誠地陳述自己的理由,但普朗特教授毫無所動,最終二人達成共識,以考試決定取捨,普朗特在書架上取了幾本書遞給陸士嘉,讓她兩個月之後來考試。

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普朗特

當陸士嘉又一次站在普朗特教授面前時,普朗特甚至有些吃驚,這個來自中國的女留學生竟沒有知難而退,只好兌現兩個月前的承諾,提了幾個書中的問題,而陸士嘉則對答如流,這讓普朗特有些刮目相看,由於流體力學是一門對數學要求極高的學科,普朗特隨手給陸士嘉出了幾道數學題,沒想到陸士嘉很快就交卷,面對這份堪稱完美的數學答卷,普朗特最終同意接受陸士嘉做他的研究生。

1941年,陸士嘉與張維在德國結婚,此前張維已經到柏林高等工業學院攻讀博士學位,當時正值第二次世界大戰,哥廷根大學空氣動力研究所對來自中國的學生有許多苛刻的限制,陸士嘉在極其艱難的環境下進行科學研究,最終以《圓柱射流遇垂直氣流時的上卷》論文,於1942年初獲得哥廷根大學博士學位,而且是含金量最高的一級博士。

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陸士嘉與張維結婚時場景

陸士嘉不但為導師普朗克教授爭得了榮譽,而且也為中國人爭了光,在普朗克教授的推薦之下,陸士嘉成為德國最具盛名的洪堡獎學金獲得者,從此陸士嘉經濟上開始獨立,不再依賴舅舅施今墨的資助了。

陸士嘉在拿到博士學位後,從哥廷根來到柏林與丈夫張維匯合,並先後在柏林高等工業學校擔任助教,在薩克遜堡造船廠設在柏林的研究部擔任工程師。

1942年12月31日,陸士嘉在柏林產下一個女嬰,陸士嘉與張維為這個營養不良的女兒取名為張克群,1961年7月張克群考入清華大學建築系,成為梁思成的學生,這個學建築專業的女生,就是著名音樂人高曉松的母親,陸士嘉則是高曉松的外祖母。

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陸士嘉、張維與女兒張克群

1944年初,柏林城經常遭到盟軍飛機的轟炸,陸士嘉所在的研究室被炸為廢墟,她不得不離職,此時陸士嘉的導師普朗克教授伸出援手,邀請她回到哥廷根大學工作,並安排陸士嘉到空氣動力研究所,但這個所的負責人是納粹黨員,他拒絕陸士嘉到所裡工作,陸士嘉只能另闢蹊徑,獨自承擔導師安排的研究課題。

1944年10月,張維獲得柏林高等工業學校工學博士學位,他的博士論文在國際上最先解決了圓環殼任意旋轉對稱載荷作用下的應力狀態求解問題,具有國際領先水平。

1945年9月,陸士嘉與張維獲准移居瑞士,就在他們一家準備前往瑞士的前一個多月,錢學森與其導師馮·卡門從美國來到德國,考察和遴選德國科學家,而普朗特是其中之一,這其中包含著一項絕密行動。

陸士嘉:她是物理大師普朗特唯一的女弟子

左起:普朗特、錢學森、馮-卡門

陸士嘉與張維在瑞士艾舍爾—維斯機械廠研究部擔任研究工程師,主要從事旋轉機械中的插管、圓盤葉片的研究工作,高曉松曾在《曉說》中談到外祖父母的這一段經歷,因為東北小豐滿水電站使用的發電設備,就是這家工廠研製的,他們一方面多學一些實用技術,以便回國服務,一邊等待回國時機。

1946年5月,陸士嘉一家從法國馬賽港乘船,途徑西貢、香港等地回到上海,陸士嘉和張維先後被國立同濟大學和國立北洋大學聘為教授。

1947年秋,應錢偉長教授之邀,陸士嘉和張維受聘於清華大學,張維與錢偉長分擔全校的力學課程教學,而陸士嘉則在清華水工試驗所擔任研究員,因為當時清華有個不成文的規定,夫婦不能同時擔任教授,他們在剛竣工不久的勝因院23號安家。

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陸士嘉、張維在清華園寓所

新中國成立後不久,陸士嘉就被聘為清華大學航空系教授,1952年初,陸士嘉被任命為北京航空學院籌備委員會委員,開始規劃和籌建北京航空學院,1952年10月25日北京航空學院成立,陸士嘉可謂立下了汗馬功勞,她與沈元和徐華舫教授被譽為北京航空學院三大奠基人。

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左起:沈元、陸士嘉、徐華舫

1954年,在陸士嘉的主持下,北京京航空學院開始招收研究生,1956年陸士嘉成為空氣動力學專業的學科帶頭人,這一年她還被吸收為中國共產黨黨員,而在這一年的教授評級中,陸士嘉僅被評為二級教授,月工資是280元,在清華大學工作的張維則被評為一級教授,月工資為345元。

整個五十年代,陸士嘉與丈夫張維都得到學校的重用,尤其是張維曾先後擔任土木工程系和工程力學系主任,1957年又被任命為副校長,分管教學和科研工作,接替被打成右派的錢偉長,而陸士嘉曾於六十年初出任北航的數學力學系副主任。

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陸士嘉給學生講課

文革期間,陸士嘉和張維都受到衝擊,被戴上“反動學術權威”的帽子,張維被下放到江西五七幹校勞動,女兒張克群被分配大慶油田工作,兒子張克潛去山西插隊,而清華的寓所硬被塞進三戶人家,當時只有陸士嘉一人守在家裡,直至七十年代初期,落實了部分政策,全家人才得以在清華園團聚。

陸士嘉:她是物理大師普朗特唯一的女弟子

全家福(1973年攝)

七十年代後期,陸士嘉曾重新翻譯了導師普朗特的著作《流體力學概論》,五十年代郭永懷曾翻譯出版了此書,普朗特1953年逝世後,其弟子們又進一步充實完善了許多最新研究成果,陸士嘉翻譯完成之後,不同意署上自己的名字,最終在出版社的堅持下,《流體力學概論》的最新版本署上了郭永懷和陸士嘉的名字。

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《流體力學概論》

八十年代初,陸士嘉曾應德國洪堡基金會邀請訪問德國,這是她時隔37年再一次踏上德國的土地,這一年她還親自寫信邀請美國邊界層理論和計算專家Cebeci教授來華訪問,並帶病接待和堅持聽課,此時的陸士嘉已經患上了心臟病,經常住院治療,身體每況愈下,1986年8月29日病逝於北京,享年僅75歲。

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陸士嘉

陸士嘉一生高風亮節,八十年代初,中國科學院恢復評選學部委員,陸士嘉因德高望重且學術造詣深厚,而多次被列入候選人名單,但她卻堅辭不就,建議將機會讓給青年科學家,而她認為自己主要從事教學工作,科研工作做得並不多,她甚至親自給中國科學院寫信,言辭懇切,體現了一個老科學家的博大胸懷。


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