01.10 陆士嘉:她是物理大师普朗特唯一的女弟子

德国著名物理学家路德维希·普朗特(1875—1953)是近代力学主要奠基人之一,他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、紊流理论等方面都有很深的造诣,被世界物理学界誉为“空气动力学之父”和“现代流体力学之父”。

世界航空航天领域最杰出的科学家冯·卡门就是普朗特教授最得意的学生之一,中国著名科学家钱伟长、钱学森、郭永怀都曾师从冯·卡门教授,而中国著名流体力学家陆士嘉女士却是物理大师普朗特的学生,而且是普朗克教授培养的唯一女博士。

陆士嘉

陆士嘉(1911—1986)原名陆秀珍,浙江萧山人,1911年3月18日出生于江苏苏州知府内宅狮子林,其时陆士嘉祖父陆钟琦正在江苏布政使任上,这位曾当过溥仪父亲载沣老师的进士,不久就被调任山西巡抚,但陆钟琦出任山西巡抚仅23天,就被山西标统阎锡山统领的新军乱枪打死,被一同打死的还有陆士嘉的父亲陆光熙。

陆光熙是陆钟琦的长子,曾在京城翰林院任编修,他到太原辅佐刚刚升任山西巡抚的父亲,陆光熙曾留学日本,与阎锡山还是日本陆军士官学校的同学,也曾在日本秘密加入中国同盟会,原本想游说父亲陆钟琦响应武昌起义,但由于各方沟通不畅,父子二人成为辛亥革命的牺牲品,《清史稿·陆钟琦传》中对此有所记载。

陆家几乎被山西新军满门抄斩,劫后余生的陆士嘉母亲施桐君携其兄妹三人逃离太原,辗转千里来到北京,投靠在京城从医的弟弟施今墨,也就是陆士嘉的舅舅,一家人从此定居北京。

施今墨

陆士嘉曾就读于北京高等师范学校附属小学和附属中学,期间曾与其丈夫张维、钱学森等人同学,而二十年代之初,革命家邓颖超也曾在师大附属小学担任教员。

1929年7月,陆士嘉考入国立北平师范大学物理系,并且成为该系唯一的女生,陆士嘉之所以选读物理专业,源于其中学时期曾阅读过一本《居里夫人传》,居里夫人对其人生志向产生了重要影响。

1933年7月,陆士嘉以优异成绩从国立北平师范大学物理系毕业,被河北第三女子师范学校聘为教员,1933年10月,正在北京志成中学担任物理教员的汪德昭前往欧洲比利时留学,所遗物理教员职位由陆士嘉接替,陆士嘉一边认真教学,一边为留学做准备。

1933年北师大物理系毕业照

1937年7月16日,陆士嘉与未婚夫张维离开北平,尽管“七七事变”已经爆发,但当时北平尚未沦陷,他们匆匆赶到南京办理出国手续,张维考取的是“中英庚款”公费留学,而陆士嘉则是自费赴德留学,在“八.一三淞沪会战”爆发的前两天,这一对抱着科学救国的青年,从上海乘最后一班邮轮前往英国。

陆士嘉与张维在邮轮上

张维入读英国帝国理工学院土木工程系师从皮帕德教授,而陆士嘉则进入德国哥廷根大学研究院攻读物理学,哥廷根大学创建于1734年,是德国最著名的大学之一,在世界享有盛誉,与陆士嘉同庚的季羡林,曾比陆士嘉早两年就读于哥廷根大学。

陆士嘉想要师从物理大师普朗克教授学习空气动力学和流体力学,这一动因起始于日本飞机对中国的狂轰滥炸,她想改学航空,而普朗特教授则是空气动力学和流体力学领域的权威,但大师级的普朗特教授怎么可能愿意接收来自中国的研究生,而且还是一个女学生呢?

陆士嘉毫不气馁,经过几次约见,终于站在了普朗特教授面前,她真诚地陈述自己的理由,但普朗特教授毫无所动,最终二人达成共识,以考试决定取舍,普朗特在书架上取了几本书递给陆士嘉,让她两个月之后来考试。

普朗特

当陆士嘉又一次站在普朗特教授面前时,普朗特甚至有些吃惊,这个来自中国的女留学生竟没有知难而退,只好兑现两个月前的承诺,提了几个书中的问题,而陆士嘉则对答如流,这让普朗特有些刮目相看,由于流体力学是一门对数学要求极高的学科,普朗特随手给陆士嘉出了几道数学题,没想到陆士嘉很快就交卷,面对这份堪称完美的数学答卷,普朗特最终同意接受陆士嘉做他的研究生。

1941年,陆士嘉与张维在德国结婚,此前张维已经到柏林高等工业学院攻读博士学位,当时正值第二次世界大战,哥廷根大学空气动力研究所对来自中国的学生有许多苛刻的限制,陆士嘉在极其艰难的环境下进行科学研究,最终以《圆柱射流遇垂直气流时的上卷》论文,于1942年初获得哥廷根大学博士学位,而且是含金量最高的一级博士。

陆士嘉与张维结婚时场景

陆士嘉不但为导师普朗克教授争得了荣誉,而且也为中国人争了光,在普朗克教授的推荐之下,陆士嘉成为德国最具盛名的洪堡奖学金获得者,从此陆士嘉经济上开始独立,不再依赖舅舅施今墨的资助了。

陆士嘉在拿到博士学位后,从哥廷根来到柏林与丈夫张维汇合,并先后在柏林高等工业学校担任助教,在萨克逊堡造船厂设在柏林的研究部担任工程师。

1942年12月31日,陆士嘉在柏林产下一个女婴,陆士嘉与张维为这个营养不良的女儿取名为张克群,1961年7月张克群考入清华大学建筑系,成为梁思成的学生,这个学建筑专业的女生,就是著名音乐人高晓松的母亲,陆士嘉则是高晓松的外祖母。

陆士嘉、张维与女儿张克群

1944年初,柏林城经常遭到盟军飞机的轰炸,陆士嘉所在的研究室被炸为废墟,她不得不离职,此时陆士嘉的导师普朗克教授伸出援手,邀请她回到哥廷根大学工作,并安排陆士嘉到空气动力研究所,但这个所的负责人是纳粹党员,他拒绝陆士嘉到所里工作,陆士嘉只能另辟蹊径,独自承担导师安排的研究课题。

1944年10月,张维获得柏林高等工业学校工学博士学位,他的博士论文在国际上最先解决了圆环壳任意旋转对称载荷作用下的应力状态求解问题,具有国际领先水平。

1945年9月,陆士嘉与张维获准移居瑞士,就在他们一家准备前往瑞士的前一个多月,钱学森与其导师冯·卡门从美国来到德国,考察和遴选德国科学家,而普朗特是其中之一,这其中包含着一项绝密行动。

左起:普朗特、钱学森、冯-卡门

陆士嘉与张维在瑞士艾舍尔—维斯机械厂研究部担任研究工程师,主要从事旋转机械中的插管、圆盘叶片的研究工作,高晓松曾在《晓说》中谈到外祖父母的这一段经历,因为东北小丰满水电站使用的发电设备,就是这家工厂研制的,他们一方面多学一些实用技术,以便回国服务,一边等待回国时机。

1946年5月,陆士嘉一家从法国马赛港乘船,途径西贡、香港等地回到上海,陆士嘉和张维先后被国立同济大学和国立北洋大学聘为教授。

1947年秋,应钱伟长教授之邀,陆士嘉和张维受聘于清华大学,张维与钱伟长分担全校的力学课程教学,而陆士嘉则在清华水工试验所担任研究员,因为当时清华有个不成文的规定,夫妇不能同时担任教授,他们在刚竣工不久的胜因院23号安家。

陆士嘉、张维在清华园寓所

新中国成立后不久,陆士嘉就被聘为清华大学航空系教授,1952年初,陆士嘉被任命为北京航空学院筹备委员会委员,开始规划和筹建北京航空学院,1952年10月25日北京航空学院成立,陆士嘉可谓立下了汗马功劳,她与沈元和徐华舫教授被誉为北京航空学院三大奠基人。

左起:沈元、陆士嘉、徐华舫

1954年,在陆士嘉的主持下,北京京航空学院开始招收研究生,1956年陆士嘉成为空气动力学专业的学科带头人,这一年她还被吸收为中国共产党党员,而在这一年的教授评级中,陆士嘉仅被评为二级教授,月工资是280元,在清华大学工作的张维则被评为一级教授,月工资为345元。

整个五十年代,陆士嘉与丈夫张维都得到学校的重用,尤其是张维曾先后担任土木工程系和工程力学系主任,1957年又被任命为副校长,分管教学和科研工作,接替被打成右派的钱伟长,而陆士嘉曾于六十年初出任北航的数学力学系副主任。

陆士嘉给学生讲课

文革期间,陆士嘉和张维都受到冲击,被戴上“反动学术权威”的帽子,张维被下放到江西五七干校劳动,女儿张克群被分配大庆油田工作,儿子张克潜去山西插队,而清华的寓所硬被塞进三户人家,当时只有陆士嘉一人守在家里,直至七十年代初期,落实了部分政策,全家人才得以在清华园团聚。

全家福(1973年摄)

七十年代后期,陆士嘉曾重新翻译了导师普朗特的著作《流体力学概论》,五十年代郭永怀曾翻译出版了此书,普朗特1953年逝世后,其弟子们又进一步充实完善了许多最新研究成果,陆士嘉翻译完成之后,不同意署上自己的名字,最终在出版社的坚持下,《流体力学概论》的最新版本署上了郭永怀和陆士嘉的名字。

《流体力学概论》

八十年代初,陆士嘉曾应德国洪堡基金会邀请访问德国,这是她时隔37年再一次踏上德国的土地,这一年她还亲自写信邀请美国边界层理论和计算专家Cebeci教授来华访问,并带病接待和坚持听课,此时的陆士嘉已经患上了心脏病,经常住院治疗,身体每况愈下,1986年8月29日病逝于北京,享年仅75岁。

陆士嘉

陆士嘉一生高风亮节,八十年代初,中国科学院恢复评选学部委员,陆士嘉因德高望重且学术造诣深厚,而多次被列入候选人名单,但她却坚辞不就,建议将机会让给青年科学家,而她认为自己主要从事教学工作,科研工作做得并不多,她甚至亲自给中国科学院写信,言辞恳切,体现了一个老科学家的博大胸怀。