简介

        院士口述故事是通过院士口述、组织访谈、史料编纂等方式,以挖掘整理广大院士在科研生涯中亲身经历的中国科技界的重要事件、所承担的重大创新成果以及为国家科技事业作出的贡献为重点,以“小故事”的呈现方式,通过多媒体相结合的传播形式,面向公众传播,弘扬科学精神,展示科学家风范,扩大中国科学院和学部的社会影响。

黄祖洽:我的老师——彭桓武


时间:2023-12-11作者:

1938年,23岁的彭桓武考取中英庚款留学资格,就读于英国爱丁堡大学,师从德国理论物理学家、量子力学奠基人之一马克斯·玻恩;1941年,玻恩推荐彭桓武前往爱尔兰都柏林高等研究所做博士后研究,在著名科学家埃尔温·薛定谔领导的理论物理所工作。不久,他帮助量子化学创始人之一W·海特勒进行介子理论方面的研究。同年8月至1943年7月,彭桓武与海特勒· 哈密顿合作,发表一系列综合了介子场的若干成果,对宇宙线理论进行较系统的解释,被称为HHP理论。这一理论发展了量子跃迁几率的理论,用能谱强度首次解释了宇宙线的能量分布和空间分布,在这一理论中已经出现后来被称为戴森(Dyson)方程的方程。

1945年,彭桓武与玻恩因其关于场的量子力学与统计力学的一系列探索性工作,共同获英国爱丁堡皇家学会的麦克杜加尔—布列兹班奖。1948年,在薛定谔和海特勒的推荐下,彭桓武当选爱尔兰皇家科学院院士,时年33岁。当时,彭桓武已经回国执教云南大学。直至20世纪70年代中美建交之后,彭桓武收到爱尔兰皇家科学院的院刊,才知早在30年前自己已是它的会员。

1947年底,在中华人民共和国成立前夕,彭桓武抱着满腔爱国热忱回到祖国。他先在昆明云南大学物理系任教授,开设物性论、高等电磁学和量子力学等3门课,同时开始关于核力的研究工作。1949年初,天津、北平相继解放,他便绕道香港经天津到北平清华大学任教,先后开设普通物理、量子力学及数理物理方法等课程,并招收理论物理方面的研究生。笔者有幸从此开始向他学习做学问、做事和做人之道。

1952年10月至1955年6月,彭先生在北京大学物理系讲授量子力学,1954年暑假在青岛由教育部举办的讲习班中为各大学培训了一批量子力学的师资。他讲授量子力学,既注意使学生清晰掌握基本的物理概念,又注意引导学生将量子力学用于解决原子、分子等微观系统中的物理问题,从而培养他们解决问题的能力。他平易近人,与学生亲如朋友,常到学生宿舍谈心,或与学生一起漫步园林,在散步中讨论问题,讲述他的见解。春风化雨,诲人于无形。他曾说,做研究时要把眼光放开,看到每一条可能走的路,不要局限于一隅,而每一条路又要坚持走到底,这样得到的结论(不管是正面的还是反面的)才靠得住。平时他常常提到“做最多工作”的原则。

1955年10月以前,彭桓武的研究工作主要是将量子力学应用于原子核这一多体系统,特别是包含2-4个核子的轻核系统,利用有关轻核(2H,3H,3He及4He)的基态结合能、eH核的虚态能级以及核子-核子散射的周相等有关实验数据, 探索核力的形式和处理核多体问题的方法。在他的指导下,先后参加这一工作的年轻人有云南大学的唐懋荧(1949年),近代物理研究所的金星南和张继恒(1950年)、黄祖洽(1951年)以及他在北京大学的研究生周光召和严肃(1952-1955年)。 这一工作在当时是走在国际前列的。一方面,这可以说是彭桓武在国外关于介子问题研究的继续,另一方面也标志着他把注意力转向原子核物理和核能应用。从1953年到1955年,他还在中国科学院物理研究所理论物理室主持一个核理论讨论班,集体学习和讨论核物理中的理论问题。 在进行核理论和量子化学理论等基础研究的同时,他也注意研究解决工业生产中提出的实际问题。早在20世纪50年代初期,他就应邀针对我国最大的钢铁基地――鞍钢,为提高生产效率拟采用快速加热钢锭的新工艺但必须防止裂缝产生这一课题的需要,探讨高温加热中钢锭的安全直径问题。他巧妙估算出的安全直径理论值与实验结果一致,为我国高温热处理第一个规程的制定提供了依据。

1955年10月至1956年4月,彭桓武参与由钱三强带领的实习团去苏联学习反应堆理论。从此,一直到1972年11月,他的主要精力放在发展我国原子能事业所需要的培养青年干部、理论研究和学术组织工作上。1956年上半年,他和黄祖洽合作,在中国科学院物理研究所举办为期一年的反应堆理论训练班,学员近20人,为中国培养了第一代反应堆理论研究人员。1956年10月至1957年5月,他在北京大学技术物理系开设反应堆理论与核工原理两门课程,为中国的原子能事业培训了大批青年力量。1962年9月至1964年6月,他在中国科技大学01系讲授流体力学并指导毕业班的补充讨论,使听课的学生在学习原理之外,进一步接触实际问题,并寻找解决的途径。

20世纪50年代后期和60年代前期,彭桓武协助所长钱三强,参考前苏联专家提出过的一些意见和前苏联原子能研究所的学术组织体制,结合当时中国科学院原子能研究所的实际情况,具体指导各研究室明确研究方向和制订计划,并指导该所的职能部门进行研究,对全所的科研工作进行整顿。在反应堆及核动力研究方面,在他的学术指导下,更具体而合理地组织了关于反应堆的理论、实验和工程设计工作的科技队伍,加强了他们彼此之间的协作。为使我国第一个重水堆在建成启动后不断提高反应堆运行质量,使它在科研和干部培养上更好地发挥作用,彭桓武在1959年第二季度组织了一系列学术讨论会,由与反应堆有关各研究室的人员参加,要求负责反应堆各个系统运行的科技人员提出报告,说明运转中的经验、遇到的问题和改进的意见,并由大家讨论。作为核工业部核临界安全小组的第一任组长,他亲自参与并带领全组解决了核燃料生产和加工过程中所遇到的一系列临界安全问题。在核武器研制方面,他运用强有力的理论手段把复杂的方程组予以简化,完成了原子弹反应过程的粗估计算,划分了尽应过程的各个阶段,提出了决定各阶段反应过程特性的主要物理量,对掌握原子弹反应的基本规律与物理图像起了重要的作用。在探索氢弹理论设计原理的过程中,他更是发挥自己深刻的理论洞察力和民主讨论的学术领导特长,引导年轻的同志进行物理机制和力学规律等各方面的研究。在解决以上这些重要问题中,彭桓武以自己的科学实践为榜样,引导和培养造就了一批优秀的年轻科学工作者,其中有不少已被选为中国科学院院士。

“桃李不言,下自成蹊”。彭桓武那爱国主义的精神,多做贡献的实践,科学求真的态度,学术民主的方法,奖掖后进的用心和淡泊名利的胸怀,乐观旷达的性格都是值得我们钦佩和努力学习的。

(节选自《物理》,2015,44(11):741-745)

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