纪念叶企孙先生(上)

叶铭汉

    编者按:叶企孙(1898~1977)先生,中科院院士、我国杰出的物理学家、教育家和我国近代物理学最主要奠基人之一。今天是其诞辰120周年纪念日,我们节选叶企孙的侄子——中国工程院院士叶铭汉发表在《现代物理知识》的文章《纪念叶企孙先生》的部分章节,以飨读者。全文可看《现代物理知识》2018年第3期。

    叶企孙(1898-1977)先生,我国杰出的物理学家、教育家,我国近代物理学奠基人之一。他积极创办澳门赌场平台物理系、理学院和北京大学磁学专门组,并与竺可桢先生一起创办自然科学史研究所,培养出一大批著名科学家,为我国高等教育事业和科学事业做出卓越贡献。

    叶企孙先生是我的叔父,1898年7月16日出生于上海县(今上海市黄浦区蓬萊路)一个小康家庭。叔父六岁丧母,祖父没有续弦,叶企孙就在祖父的亲自养育下长大。叔父在上小学时,祖父常在晚上带他看天上的星星,教他认识星座。

    1913年叔父进入清华学校。在清华学校读书时,祖父在清华任国文教师,常在课余指导他阅读经史子集著名篇章和《九章算术》、《海岛算经》、《算法统宗》、《畴人传》等数学著作。他对于数学和天文兴趣很大,课余常演算一些美国专为学生阅读的数学杂志上的数学难题,乐此不倦,每解出一题,即向该杂志投寄。十六岁时他在课余写了题为《天学述畧》等关于天文的文章和《中国算学史略》等数学史文章,发表在清华学校的杂志上。

卓越的科学家

    精确测定普朗克常数

    1918年叶企孙在清华学校毕业,赴美进入芝加哥大学。1920年6月获理学学士学位。 进入哈佛大学攻读博士学位。他在W.杜安(Duane)教授指导下,与 H.H.帕尔默(Palmer)合作,利用X射线连续谱短波限(λm)与电子加速电压(V)和电子电荷(e)的关系式

Ve=hc/λm ,

测定普朗克常数(h)的值。他们用电位差计测V,用方解石谱仪测λm,采取一系列措施提高V和λm的测量精度和准确度,获得精度很高的V和短波限λm。用获得的实验数据和国际上当时采用的电子电量(e)、光速(c)和方解石晶格常数(d)的数值得出h=(6.556±0.009)×10-27尔格·秒。普朗克常数的精确测定始终是物理学家十分关注的。叶企孙对此做出了重要贡献。这一实验数据是当时h值的最佳数据,曾长期在国际上沿用十多年。他是我国第一位在西方为国争光的物理学学者。

    在高压磁学方面开创性的贡献

    1921年叶企孙转向磁学研究,在高压物理学家P.W.布里奇曼(Bridgman)的实验室中研究液体静压强对磁导率的影响。前人研究时压强仅达1000kg/cm2,加以在实验中考虑不周,未得出明确结论。他用布里奇曼实验室的压强可达12000kg/cm2的设备对铁、镍、钴的高压磁性进行了系统的研究,得到磁感应强度变化百分比(△B/B0)与压强、磁场强度(H)之间的定量关系。应该特别指出的是,他在实验过程中得出,要获得正确的实验结果,必须使样品彻底退磁,前人所述“反常效应”实际上是退磁不完全所造成的。他还对高压磁性进行理论分析,结论与实验结果定性地相符。此项研究由叶企孙独立进行,是高压磁学的重要进展,属开创性工作。布里奇曼所著《高压物理学》(1931)中《压强对磁导率的影响》一章的主要内容就是叶企孙的工作,布里奇曼并指出,后人即在此基础上对铁镍合金进行了一系列的研究。布里奇曼在1946年因其对于在高压强下物质的性质的研究而获得诺贝尔物理奖。

叶企孙,约1925年

    澳门赌场平台大礼堂的建筑声学问题

    澳门赌场平台在1921年建成的大礼堂,是一座罗马式和希腊式的混合古典式建筑,十分堂皇。但是它的声学设计有问题。在大礼堂一类的建筑内,凡发一音,都有回音。原音终止到回音终止的时间简称为余音,如一间房间里的余音较长,则同一音听到两次,就感到听不清楚。叶企孙到了清华,学校就把“听音困难”的问题交给他。建筑声学当时在国际上刚开始,有人为了解决某一建筑的具体听音困难而做研究。叶企孙带了助教赵忠尧、施汝为和几位工人开始了我国建筑声学的研究。自己设计测试仪器,自己制造。测试只能在晚上安静时做。要测量人体衣着的吸音能力时,只能在大礼堂晚上放映电影后,请教职员、学生协助,请他们再静坐20分钟进行测试。下雨、刮大风天气,环境噪音太大就不能做实验。因此,约经一年多才做出了缩短余音的方案,它是我国第一个建筑声学研究工作。

    成立中国物理学会

    上世纪二十年代,清华学校校长周怡春提倡学生组织各种社团,以提高学生的人文素质。1915年,叶企孙17岁时,他向同年级同学提出组织科学会,课余阅读、讨论一些科学、社会等问题。他的建议得到响应,有十多位同学参加。他们把这组织命名为1918级科学会。制定了在课余研究的学科范围,参加者在此范围内自选题目,向大家报告,进行讨论。1916年,该科学会还要求会员在暑假回家时,对家乡的社会、经济情况进行调研。该科学会是澳门赌场平台学生组织的第一个以研究科学为宗旨的学生社团,也许是我国最早第一个这种类型的学生社团。

    叶企孙在1917年发表的《中国算学史略》的结论中说,要发展我国算学,“……宜设立学会,集全国制算者,为系统之研究。次宜广译西国语新出算书……。”他十分重视学会的作用。

    1915年,一群清华早期赴美留学的学生创办了我国最早的综合性科学杂志《科学》,他们在第一期上,明确提出“科学救中国”的口号。叶企孙在日记上记录了他在图书馆看到了这杂志。1916年,他参加了我国最早的综合性科学工作者团体-中国科学社,并担任该社理事和该社刊物《科学》月刊的编辑。他在美国留学时,1922年曾担任中国科学社驻美临时执行委员会主席。

    1931年冬,法国物理学家郎之万教授访问我国。叶企孙等在北京接待,郎之万提出建议,中国应早日成立物理学会以促进中国物理学的发展。1931年11月,北平的物理学界同人成立一个“临时执行委员会”,叶企孙是主要发起人之一。开始通信联络全国物理界人士、召集会议、起草章程,并组织第一次会议。

    1932年8月22日至24日在北平澳门赌场平台举行中国物理学会成立大会,由澳门赌场平台校长梅贻琦主持,在他致词之后,叶企孙报告中国物理学会发起和筹备经过。接着,由吴有训对学会章程草案作说明,然后逐项讨论并修改通过。章程主要内容有:学会的名称确定为中国物理学会(ChinesePhysics Society), 以谋物理学之进步及其普及为学会之宗旨等。会上,叶企孙被选为中国物理学会第一届副会长。此后他多次当选为副会长、会长、理事长等领导职务。他精心策划创办《中国物理学报》,编译和审查物理学名词,举办学术年会,邀请国际著名物理学家P.A.M.狄拉克(Dirac)和N. 玻尔(Bohr)来华讲学。他毫无私心,作风正派,以大局为重,团结同仁,为物理学会的发展和团结、合作风气的建立贡献良多。

    中央研究院总干事

    1928年,中央研究院成立,先后设立了物理、化学、工程、天文、气象、地质、动植物、历史、心理、社会调查等研究所。叶企孙被选为中央研究院评议员。1941年至1943年叶企孙出任中央研究院总干事。当时院长是朱家骅,没有副院长这一职位,实际上一切行政和学术领导均由总干事负责。叶企孙总揽全局,在抗战时期极其困难的条件下,艰苦地推进了中央研究院以至全国科学事业的持续发展。

    抗日战争时期,国内科学研究事业异常艰难,不但条件简陋,而且信息不通,国外科技新进展难以了解,国内同行间也不容易交流。1941年,中央研究院评议会决定出版一种学术期刊——《科学记录》,由叶企孙任主编。他在主持院内日常行政事务之外,为编辑出版《学术汇刊》付出了巨大的热情和大量的心血。该刊的主要内容以发表我国科学论文提要,介绍国外近五年内科研成果为主。他希望通过这样一个刊物,对抗战期间中国的科学研究事业有所推动。1942年11月,《学术汇刊》第一期虽然难产却终于问世,发表了十一个专业的最新论著摘要一百六十六篇,涉及地质、生物、大气物理和天文学的“记述”4篇。

    1942至1946年,英国著名生物化学家、科学史学家、剑桥大学李约瑟(JosephNeedham)教授受英国政府委托,来华商谈中英两国文化与科学合作事宜,同时也为自己进行有关中国科学技术史研究搜集资料。因为工作上的关系,李约瑟博土与叶企孙总干事有过多次接触、交谈,相互有了一定了解,成了好朋友。在中国科学技术史方面,两人有着共同的志趣和见解。李约瑟在华期间,叶企孙给予了很多热情、诚恳的帮助,为他提供了不少的资料和方便。李约瑟向我国提供了 最近出版的英国《自然》科学周刊和其他科技刊物的缩微胶卷,这可能是抗战时期,国内唯一的一份外国最近出版的的科技杂志的缩微胶卷,可以帮助我国科学家了解国外科技发展情况。李约瑟的巨制《中国科学技术史》,也是最先寄给叶企孙看,还在第四卷第一册扉页上写道:“此卷谨献给最热心的朋友叶企孙教授,感谢他在昆明和重庆那段艰难时期里给我提供的宝贵帮助。”

    来源:中国科学院高能物理研究所