趙忠堯(1902.6.271998.5.28),浙江諸暨人,物理學(xué)家,中國核物理研究和 加速器建造事業(yè)的開拓者、奠基人。
記錄一個人物,更是呈現(xiàn)一個時代。該書是一部傳記類文學(xué)作品,主要講述了我國核物理先驅(qū)趙忠堯先生從出生、童年、求學(xué)(取得舉世矚目的科研成果)、歷經(jīng)波折的回國之路,到不遺余力推動中國物理學(xué)發(fā)展等的故事。書稿內(nèi)容主要分為五部分,分別是序言、正文、趙忠堯大事年表、參考文獻(xiàn)、后記。
本書圖文并茂,資料全面、準(zhǔn)確、翔實(shí),在兩位作者的精心編寫下,把趙忠堯先生的精神內(nèi)核赤忱愛國、正直剛毅、誠懇坦蕩、艱苦樸素、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)完整地呈現(xiàn)了出來,寫出了趙忠堯先生求知尋夢、個人成長與家國理想高度統(tǒng)一的跌宕、豐滿人生。
趙忠堯先生本應(yīng)是諾貝爾獎得主,卻甘做沉默的奠基人。
本書堪稱一部科學(xué)史詩,半部中國近代科學(xué)奮斗史。
科學(xué)家的精神圖騰,當(dāng)代青年的心靈指南。
獻(xiàn)給所有追尋光亮的靈魂。
1.本書是目前圖書市場上關(guān)于核物理先驅(qū)趙忠堯先生的唯一一部傳記。
2.趙忠堯先生是中國近代物理學(xué)的拓荒者和奠基人。
3.他是世界上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的科學(xué)家,世界欠他一個諾貝爾獎。
4.趙忠堯先生是中國唯一一位現(xiàn)場觀摩美國第一顆原子彈爆炸的科學(xué)家。
5.趙忠堯先生是諾貝爾物理學(xué)獎得主楊振寧和李政道在西南聯(lián)大上學(xué)時的物理老師。
6.新中國成立后,科學(xué)報國,主持裝配創(chuàng)建我國第一臺加速器。
7.他主持創(chuàng)辦了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)原子核物理系。
前 言
1998 年5 月28 日,在地球的這邊,世界上第一位發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的人中國核物理學(xué)家趙忠堯先生,于97 歲高齡安然辭世。
幾天后的6 月3 日,在地球的那邊,為尋找宇宙中的反物質(zhì),美國發(fā)現(xiàn)者號航天飛機(jī)載著阿爾法磁譜儀,伴隨著轟鳴與光焰成功升空,那么轟轟烈烈、舉世矚目。
這次人類直接探測太空反物質(zhì)的首次嘗試,是一項(xiàng)有中國參與的大型國際合作研究項(xiàng)目,由華裔科學(xué)家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)。
阿爾法磁譜儀是專門用來探測太空中的反物質(zhì)的,其主要部件體積大、磁場強(qiáng)度非常高的永磁體,由中國負(fù)責(zé)制造、安裝。
此時此刻,人們不禁再次想起,是趙忠堯在人類認(rèn)識反物質(zhì)的歷史長河中邁出了劃時代的第一步第一次觀察到反物質(zhì)產(chǎn)生和湮滅造成的現(xiàn)象。特別值得注意的是,這次發(fā)射時間原計劃正是5 月28 日,后來由于技術(shù)原因,才推遲到6 月3 日進(jìn)行。
以中國為主制造的探測反物質(zhì)的阿爾法磁譜儀升空了,第一位發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的科學(xué)明星隕落了,時間是那么的湊巧。
也許有人會講:難道是阿爾法磁譜儀將趙先生的英靈一起帶走了嗎?不,先生早于發(fā)現(xiàn)者號航天飛機(jī)而走,先生也許是為發(fā)現(xiàn)者號開路去了。抑或這位科學(xué)明星正是想以自身的隕落,使得人類探索太空的嘗試更加耀眼炫目!
無論是外國科學(xué)家還是中國科學(xué)界,還是社會民間,越來越多的人開始談起這位中國科學(xué)家的不平凡的貢獻(xiàn),越來越多的人開始傳頌這位曾經(jīng)給中國科學(xué)帶來輝煌的先驅(qū)者的精神品格。
早在20 世紀(jì)20 年代,剛從東南大學(xué)畢業(yè)就成為清華大學(xué)本科教師的趙忠堯,深深地感到中國物理科學(xué)與西方國家的差距太大。幾經(jīng)考慮,抱著振興中國物理科學(xué)的宏愿,1927年,26 歲的趙忠堯自費(fèi)赴美國深造,考入美國加州理工學(xué)院研究生部,師從著名的物理學(xué)家、1923 年諾貝爾物理學(xué)獎得主密立根教授,攻讀博士學(xué)位。
密立根教授慧眼識才,但非常嚴(yán)厲。他一開始給趙忠堯布置的博士論文是利用光學(xué)干涉儀做實(shí)驗(yàn)。趙忠堯感覺這個題目一般,于是請求密立根教授給他換一個難一點(diǎn)的更具有突破性的題目。密立根教授開始并沒有答應(yīng),過了一些日子,他才決定讓趙忠堯做硬伽馬射線通過物質(zhì)時的吸收系數(shù)這個題目。
當(dāng)時,無論是密立根教授還是趙忠堯,都沒有意識到,這個題目會把趙忠堯推到一個物理科學(xué)偉大發(fā)現(xiàn)的關(guān)口,并使他具備了獲得諾貝爾獎的實(shí)力。
這個實(shí)驗(yàn)研究做了一年多時間。1929 年底,趙忠堯把論文交給了密立根教授。奇怪的是兩三個月過去了,密立根教授沒有發(fā)表任何意見,他不太相信這個研究結(jié)果是由一位中國留學(xué)生做出來的。趙忠堯有點(diǎn)急了,因?yàn)樵诳茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的競技場上,只有第一,沒有第二,科研成果發(fā)表的先后往往決定著這一項(xiàng)研究的命運(yùn)。這時,替密立根教授管理研究生工作的鮑文教授跑去對密立根教授說:我很了解趙忠堯的實(shí)驗(yàn)測量全過程,他從儀器操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、測量記錄到計算的全過程,都進(jìn)行得非常嚴(yán)謹(jǐn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果是完全可靠的。
這樣,密立根教授才同意趙忠堯?qū)⒄撐乃统霭l(fā)表。1930 年5 月,《美國國家科學(xué)院院報》正式發(fā)表了趙忠堯的論文《硬伽馬射線的吸收系數(shù)》。趙忠堯在這篇論文中
首先向世界宣布:硬伽馬射線通過輕重不同的元素,會出現(xiàn)吸收系數(shù)差異極大的奇特現(xiàn)象,即反常吸收現(xiàn)象。
以上研究足以讓趙忠堯拿到博士學(xué)位,但作為一個出色的物理學(xué)研究者,趙忠堯并沒有因此止步,他利用離畢業(yè)還剩的半年多時間,開始了新的沖刺。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)反常吸收后,一個新的研究目標(biāo)出現(xiàn)在他的腦海:要研究清楚硬伽馬射線與物質(zhì)相互作用的機(jī)制。于是,他自己提出并設(shè)計和操作實(shí)驗(yàn)。
通過夜以繼日的工作,克服重重困難,他取得了又一個新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過這一實(shí)驗(yàn),趙忠堯還首次發(fā)現(xiàn):伴隨著硬伽馬射線在重元素中的反常吸收,還存在一種從未見過的特殊輻射現(xiàn)象。趙忠堯把這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果很快撰寫成第二篇論文《硬伽馬射線的散射》,于1930 年10 月發(fā)表在美國《物理評論》雜志上。
趙忠堯的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果引起了物理學(xué)界的重視。他在加州理工學(xué)院的同學(xué)安德遜就對此非常感興趣。在趙忠堯研究的啟示下,1932 年,安德遜在宇宙射線的云霧室照片上觀察到正電子的徑跡。此后,人們對反常吸收和特殊輻射才有了新的認(rèn)識。通過對這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析,物理學(xué)家們終于認(rèn)定,反常吸收是由于部分硬伽馬射線經(jīng)過原子核附近時轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對,而趙忠堯首先獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的特殊輻射則是一對正負(fù)電子對湮滅并轉(zhuǎn)化為一對光子的湮滅輻射。也就是說,如果把人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的電子稱為負(fù)電子的話,那么,趙忠堯及安德遜則第一次發(fā)現(xiàn)了正電子的存在;如果把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的負(fù)電
子稱為物質(zhì)的話,趙忠堯則是在世界物理學(xué)界第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅的人,因而,他也是物理學(xué)史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學(xué)家。
1936 年,發(fā)現(xiàn)正電子的研究成果獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,但是,獲獎?wù)呙麊沃胁]有趙忠堯的名字,只有1932 年在云霧室中觀測到正電子徑跡的安德遜的名字。
這無疑是歷史的誤會!對此,物理學(xué)界一直議論紛紛。直到半個世紀(jì)后,當(dāng)諾貝爾獎評審情況解密之后,這個歷史之謎才得以揭開。特別是楊振寧和李炳安教授在20 世紀(jì)80年代開始對原始文獻(xiàn)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查研究,并在1989 年正式發(fā)表了《趙忠堯,電子對產(chǎn)生和湮滅》一文,才以確鑿證據(jù)廓清了正電子發(fā)現(xiàn)有關(guān)研究的歷史本來面目,闡述了趙忠堯在其中的首創(chuàng)性貢獻(xiàn)。
趙忠堯在世界物理學(xué)界第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅現(xiàn)象,這個發(fā)現(xiàn)足以使他獲得諾貝爾獎,當(dāng)時瑞典皇家學(xué)會也確實(shí)曾鄭重考慮過授予趙忠堯諾貝爾獎。不幸的是,在趙忠堯之后,有兩位學(xué)者進(jìn)行過類似的實(shí)驗(yàn),卻沒能獲得趙忠堯所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。他們之所以未能得到同樣的結(jié)果,是因?yàn)橐粋是方法錯了,另一個則是儀器的靈敏度不夠所致。本來趙忠堯的實(shí)驗(yàn)和觀察是完全準(zhǔn)確的,但這兩個實(shí)驗(yàn)影響了趙忠堯的成果被進(jìn)一步確認(rèn)。再加上在評審時,兩位頗具影響力的物理學(xué)家竟然把那兩篇沒有能得出同樣結(jié)果的論文當(dāng)成了趙忠堯本人的文章,張冠李戴,結(jié)果影響了科學(xué)界對這一研究的正確評價。
段治文,男,浙江常山人,歷史學(xué)博士,浙江大學(xué)馬克思主義學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,當(dāng)代中國政治研究所所長。國家社科基金通訊評審專家、jiao育部人文社會科學(xué)學(xué)科評審專家、國務(wù)院發(fā)展研究中心《中國經(jīng)濟(jì)時報》特邀撰稿人。出版著作有《中國近代科技文化史論》《中國現(xiàn)代科學(xué)文化的興起(19191936)》《科學(xué)社會主義理論與實(shí)踐》等26部。
鐘學(xué)敏,女,法學(xué)碩士,浙江大學(xué)城市學(xué)院副教授。主要從事中國近現(xiàn)代史以及當(dāng)代世
界政治與經(jīng)濟(jì)研究。出版的合著有《穿越世紀(jì)的迷霧中國近現(xiàn)代歷史人物新論》《世
界政治新論》等。
一 出生與童年… ………………………………………… 001
二 時代變革的影響… …………………………………… 006
三 文理科并重的中學(xué)生… ……………………………… 015
四 人生第一次重要選擇… ……………………………… 019
五 一腳踏進(jìn)中國自然科學(xué)的發(fā)祥地… …………… 025
六 建立清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理之基礎(chǔ)… …………………… 037
七 留學(xué)歲月接觸世界物理學(xué)前沿… …………………… 043
八 發(fā)現(xiàn)反常吸收和特殊輻射… ………………………… 055
九 與諾貝爾獎失之交臂… ……………………………… 066
十 義無反顧回國建立核物理實(shí)驗(yàn)基地… ……………… 080
十一 何以報國:平民教育和科工救國… ……………… 086
十二 西南聯(lián)大的艱苦歲月… …………………………… 095
十三 一場核物理熱的急速升溫… ……………………… 106
十四 觀摩美國蘑菇云的升起… …………………… 117
十五 輾轉(zhuǎn)美國各大科研機(jī)構(gòu)… ………………………… 125
十六 新中國科學(xué)重建的呼喚… ………………………… 133
十七 回國之路歷盡波折… ……………………………… 142
十八 祖國歡迎歸國科學(xué)家… …………………………… 156
十九 主持核物理研究與研制加速器… ………………… 165
二十 創(chuàng)建中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)原子核物理系… ………… 177
二十一 從反右運(yùn)動到文革… ………………… 191
二十二 發(fā)揮余熱,推動高能物理研究的發(fā)展… ……… 202
二十三 親情與友情… …………………………………… 214
二十四 風(fēng)骨千秋,精神長存… ………………………… 235
趙忠堯大事年表… ………………………………………… 245
參考文獻(xiàn)… ………………………………………………… 250
后 記… …………………………………………………… 255