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置身事内如何置身事外 ——读吴大猷《早期中国物理发展之回忆》

 

导言

     吴大猷是中国近代物理学发展的见证人与奠基者之一,他撰写的《早期中国物理发展之回忆》以见证人与参与者的身份,对近代中国物理学发展的支撑体系以及物理学家个人都做了恰如其分的评估,是我们了解中国近代物理学发展的最有参考价值的著作之一。

 

撰稿 | 张剑(上海社会科学院历史研究所研究员)

责编 | 伊默、杨仪

 

 

 

 

吴大猷是国内第一代物理本科毕业生,其学术成长深受其师饶毓泰的影响。留美获得博士学位,归国后一直在北京大学任教(包括抗战期间在西南联大),培养了一代学术才俊马仕俊、郭永怀、马大猷、黄昆、杨振宁、黄授书、张守廉、李政道等,在原子物理、分子光谱、核物理、等离子体物理、散射理论、统计物理、天文和大气物理等领域都留下了深深的印迹,是中国近代物理学发展的见证人与奠基者之一。作为中国近代物理学“内史”研究的最佳人选之一,其撰写的《早期中国物理发展之回忆》(吴大猷述,黄伟彦、叶铭汉、戴念祖整理,柳怀祖编,上海:上海科学技术出版社,2006。下引该书仅随文标注页码)也成为我们了解中国近代物理学发展的最有参考价值的著作之一。

 

一、《早期中国物理发展之回忆》的前生与后世

 

1995年4月,李政道建议吴大猷编写中国近代物理发展史,“留给后人一个真实的面貌”。因为中国近代物理发展史实有些众所周知,但有些却“被以讹传讹地传来传去,失去了历史真实面貌”,只有当时参与其中的人才可能知晓。(李政道:《留给后人一个真实的面貌》,《早期中国物理发展之回忆》“繁体字版序一”)

 

对于李政道的建议,吴大猷有些迟疑,未能立刻接受。第一,一部物理学史自然主要是物理学家们的历史,“科学不是空洞的,而是靠人来发展的”。有些物理学家吴大猷并不熟悉,又没有精力去调查研究。第二,吴大猷是个率直的学人,“我会从我的观点去品评我们物理的品质是怎么样的”,如果只是说一些恭维的话又说不出口,如果把知道的一切都说出来又不知道会得罪多少人(第4-5页)。第三,写发展史总不能“巨细不分的编写电话薄”,“若对‘发展的方向’、‘人才的评估’、‘设备的计划’等均无高明评估,对成果无公允评量”,这样的研究是“无价值的”,因为看电话薄难对国家社会有意义。(沈君山:《完成吴先生未竟的遗愿》,“繁体字版序二”)

 

但吴大猷毕竟对中国学术发展有强烈的使命感,也自认为可能是最能胜任写这段历史的人,因为他具备理论物理和实验物理的基本训练,“较一般同辈略广,故较不失之‘公允’”(沈君山:《完成吴先生未竟的遗愿》,“繁体字版序二”)。于是,他迎难而上,接受建议,1997年开始每周分别在台北台湾大学和新竹清华大学演讲,讲述20世纪上半叶中国物理学的发展,先以研讨会方式讲演录像,再据之补足数据,整理成书。演讲结束后,吴大猷以为无论是资料的搜集还是研究人员的奥援,北京是最合适的地方,因此计划到北京一个月,完成该书的修订以及录像带的剪辑。不想,天不遂人愿,计划还未实施,就一病不起,直至去世,未能亲自完成该书的补充与最终定稿。

 

 

吴大猷病逝后,得李政道推介,吴大猷学术基金会邀请叶铭汉和戴念祖赴台,与台湾大学黄伟彦共同整理讲演记录,对涉及的人和事进行详细精确的考证,并对正文中的错漏进行改正,注释人物生平。这些注释文字篇幅几乎与正文相当,正如沈君山所说,“本身就是珍贵的史料”,这是我们读者必须心存感激的。

 

二、知人论世:探究中国近代物理学发展史

 

吴大猷从1900-1952年间中国获得物理学博士论文的人数及其年代分布出发,分萌芽、三十年代、抗战期间三个阶段对二十世纪上半叶中国物理学的发展娓娓道来。不仅罗列了彪炳史册的人物,也讲解了支撑物理学发展的大学物理科系与专门的物理研究机构,更重要的是,他以一个见证人与物理学家的身份,对支撑体系与物理学家个人都做了恰如其分的评估,那些使我们这些物理学门外汉迷惑、自然也无从研究的问题,被他从专业角度迎刃而解。

 

他根据在若干年内是否建立传统(包括人、设备与稳定的气氛等)、吸引了多少学生或激励多少学生从事物理研究这些标准对当时物理机构进行了评估,清华大学物理系力量最强,有叶企孙、吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧、任之恭等教授,抗战前就已培养出施士元、王淦昌、王竹溪、张宗燧、彭桓武、钱三强、何泽慧、王大珩、林家翘、胡宁、钱伟长等学生。北京大学物理系虽然成立很早,但在1933年改组之前,没有培养出多少人才,也没有真正开展科学研究。经饶毓泰整顿后,才成为与清华大学齐名的物理学中心。燕京大学物理系因谢玉铭与班威廉的努力,培养了大批学生,也是重要的物理学中心。专门科研机构方面,他很是推崇严济慈领导的北平研究院物理研究所,以为它不仅在实验物理方面做出了重要成绩,而且也培养了大批人才。而成立较早的中央研究院物理研究所成效“相当令人失望”(第62-71页)。其实,当年中研院总干事丁文江就对长期担任中研院物理所所长的本家丁燮林很不满,责备他自己不作研究,也不留心延揽人才,致使丁燮林萌生“求去之意”(李济:《对于丁文江所提倡的科学研究几段回忆》,欧阳哲生编《丁文江先生学行录》,中华书局,2008年,第228页)

 

吴大猷认为在相对论研究方面,周培源是真正有研究的人,并做出了相当的贡献。胡宁关于广义相对论的辐射阻尼研究,是“很创新的东西”,“他可以说是一个真正在相对论的研究上做了些工作的人”。而前几年因《束星北档案》一书而声名鹊起的束星北,“在欧洲和美国这两边跑来跑去”,没有认真地做过研究,“可以说他在这方面(广义相对论)没有什么重要的结果”(第80页)。量子力学方面,曾任北大物理系主任的王守竞留美期间发表了三篇独创性的论文,坐上了量子力学的“头一列火车”,可惜他要为国家做一些应用性的工作,离开北大去造飞机发动机,后半辈子被浪费了,吴大猷很是惋惜王守竞的离开(第85-88页)。吴大猷自己在中国量子力学的发展上也占据非常重要的位置,他并不讳言这一点。

 

当然,他作为“局内”人,敏锐地指出了中国近代物理学发展的一些问题,这些问题目前所有相关这段学术史研究的成果根本没有注意到,或者说没有总结出来。这些问题的提出与总结,对理解中国近代科学甚至近代学术的发展有非常重要的启示意义。吴大猷以为,中国近代物理学发展一个非常大的缺陷是习实验物理学者多,从事理论物理学研究的少。实验物理学需要基本的实验设备,中国不仅科学研究经费缺乏,设备难以购置,更重要的是连年内战与外战,缺乏稳定的科研环境,即使有些许设备也难以“物尽其用”。这样,留学生在国外实验室很容易从事的研究,回国后大多数不能继续,“就是因为我们学物理的绝大多数的人回国后,没有机会继续做实验工作,所以中国的物理发展得很慢”(第73页)

 

当然,对中国物理学发展影响最大的自然是抗战。抗战期间,在书籍期刊、实验设备缺乏的情形下,实验物理研究者根本无法工作。中研院物理所从上海搬迁到桂林,研究工作根本无法展开;北研院物理所从北平搬迁昆明,从事物理研究的“所有的实验也完全停顿了”,“这两个以物理研究为主要任务的地方都停顿了,学校就更不用说了”(第99页)。张文裕留英在剑桥大学卡文迪什实验室随卢瑟福从事原子核物理研究,回国后任西南联大教授,“因为他刚刚从国外回来,又是做实验物理的,所以在昆明也没有很多办法做研究”(第102页)。当然,并不是说一点实验物理研究也没有。在γ射线散射研究上有独创贡献的赵忠尧,在昆明用由北平带出来的50毫克镭做了一些核物理的实验;吴大猷自己也用从北平带出来的光谱仪棱镜部分,进行拉曼光谱研究。这些虽不是什么重要的工作,“但它们却是代表一种努力的精神——‘知其不可为而为之’的精神”(吴大猷:《抗战中的西南联合大学物理系》,金吾伦编《吴大猷文录》,浙江文艺出版社,1999年,第55页)

 

相对而言,理论物理的研究因并不完全依赖物理设备的支撑,受环境的影响较小。周培源除继续研究相对论外,主持湍流研究,取得了非常重要的理论成果,并培养了学生林家翘,解决了湍流理论上的一个基本性问题;王竹溪领导杨振宁、李荫远从事统计力学研究;马仕俊从事量子场论研究;吴大猷自己也进行理论思考,写出了名著《多原分子之振动光谱及其结构》(Vibrational Spectra and Structure of Polyatomic Molecules),并做了一些原子能态等方面的理论分析。

 

其实,抗战对中国科学的影响并不局限于物理学一门,正如中国科学社社长任鸿隽所说:“此八年中,一切科学研究皆大受损失。有的科学如地质学、生物学等,虽勉强进行,而实际增加无数困难。有的科学,如天文、物理、化学等,因仪器的损失与药品的缺乏,根本上无从进行。”(樊洪业等编:《科学救国之梦——任鸿隽文存》,上海科技教育出版社,2002年,第587页)与之相对的,数学科学却有长足的发展,华罗庚、陈省身、许宝騄等声名鹊起,成为影响世界数学发展的大师。

 

吴大猷以为20世纪前半叶,中国物理学的最大成就是“的的确确训练出了十几、二十位很好的学生”,“不能怪我们这些念物理的人不努力,实实在在是因为整个国家的环境、学术的环境,再加上我们有战争这个因素。我们原本可能在物理学方面有很多的发展,最后却只有少许的发展”(第106-107页)。我们确实不能苛求他们那一代物理工作者,他们至少培养了杨振宁、李政道、林家翘这些在世界科学史上响当当的学生。

 

三、从物理出发:思考中国科学的发展

 

吴大猷对中国近代科学发展的思考并不仅仅局限于物理学,也不仅仅局限于“内史”。从物理学出发,他对中国近代科学的发展进行了深刻的反思,提出了一些极具启发的观点与看法。

 

吴大猷敏锐地发现中国物理学家主要留学美国,留欧的人数很少,“美国是培育我们科学人才最重要的国家”。可是直到二次大战之前,世界物理的中心在欧洲的德国、英国和法国。当时的美国也像中国到美国、日本留学一样,他们也要到欧洲留学,特别是理论物理学(第11页)。这样,大批中国留学生到美国学物理,而美国老师还需要到欧洲请教,中国物理学从其发展之初就没有真正紧随物理学的发展前沿,这可能也是造成中国近代物理学发展缓慢的原因之一。其实,由于留美是近代中国留学运动的主潮,美国对中国科学发展影响最大并不限于物理一门。与物理学一样,整个中国近代科学的发展可能因为留美而得到发展,也可能因为留美未能得到“真传”,在客观上延误了中国科学紧跟世界科学前沿的步伐。例如陈省身南开大学的大师兄刘晋年,留美在哈佛大学获得博士学位,他就说他出国的机会没有陈省身好,陈省身留学占了便宜。陈省身留欧碰到了几何学权威布拉施克,后来布拉施克又推荐他到法国跟嘉当学习,这个机会更好,因为嘉当是当时主流数学微分几何的创始人。(袁向东、郭金海访问、整理:《我所知道的华罗庚与陈省身——徐利治先生访谈录》,《书屋》2007年第5期)

 

吴大猷没有指出留美对中国物理学发展的不利影响,但他通过梳理美国科学从落后到先进这样一个过程,提出了科学落后国家如何赶超发展的问题。他认为一个国家科学发展的最基本的条件是“自己要培植一个合适的环境”,这与科学社会学奠基人罗伯特·默顿的研究异曲同工:“科学的重大和持续的发展只能出现在一定类型的社会之中,该社会为这种发展提供了文化和物质两方面的条件。”(R. K. 默顿:《科学社会学》,商务印书馆,2003年,第249-250页)吴大猷拿苹果做比喻,认为不能持续不断地从外国买苹果,而要自己学会栽种苹果树,自己种出苹果,这就需要一个适合苹果树成长的环境。对科学发展来说,这个环境不仅仅是物质的诸如实验设备的购置、实验室的建设,更重要的是学术传统,其中人的因素最为重要(第11页)。他又拿苹果比喻,“一个国家的学术发展,并不是单看一个树林就好,还要看树林里面的一些树”(第4页),树就是一个个科学家,科学是靠科学家与科学家所作研究慢慢成长起来的。他一再强调国家学术根基“在于人才及学术气氛”:“学术气氛是无法用钱来提升的,而是要让学者在学术工作中,得到一种‘愉快’,感到一种‘名誉’。学者最需要的也就是能从学术气氛中感受到精神上的鼓励和支持,所获得的是学术声望,研究同侪的推许。这种气氛不仅会激起或维持一个学者对学术的兴趣,而且自己会从内心升起一股内在的压力,逼着自己全心从事学术研究”。(吴大猷:《科学研究的观念与方法》,《吴大猷科学哲学文集》,社会科学文献出版社,1996年,第323页)美国科学之所以能够后来居上,与其良好的学术传统与环境、可以吸引很多的国际人才有关。

 

他由此出发,对中国科学发展落后的原因进行了探索,并专门撰有《近数百年来我国科学落后西方的原因》。对于中国科学落后西方的原因,他并没有仅仅停留于儒家思想、科举取士这些显而易见的因素,而是深挖这些因素的根源。他认为与西方“神本主义”不同,中国农业文明基础上所产生的“人本主义”才是中国不能发展出近代科学的基本原因,儒家思想不过是人本主义的发展而已,而把“我们整个中华民族求学目标变成了民族思维的一种方式”的科举取士,也是“人本主义”思想的一种表现。按照吴大猷的理解,所谓“人本主义”,就是一个人所有的思想、行为都与人有关,如祭祀天地并不是崇拜神,而是“希望能够藉由祈祷天地的仪式与崇拜,带给他的子孙利益与好处”(第29页)。这样,就对跟人没有直接关系的一切都没有兴趣,思想上也就不大讲究抽象的思辨,也就没有宗教观念与思想,任何外来的宗教也会变形。人本主义及其发展儒家思想,“把所有人的、以致整个民族的基本思想都变成思考一些比较实用性、务实性的问题”(第29-30页)。为祭祀天地发展出青铜,但并不分析青铜的组成成分;为农业生产进行天象观测,有了日历,但并不探求日、月和地球的宇宙结构;《墨经》对几何光学有很完整的叙述,却从来没有问问光的本性问题。因此,李约瑟说中国是一个“发明的国度”,“发明”一词很值得玩味,为什么不是“发现的国度”呢?“发明”者,将没有的东西变成眼前的现实,确有天工斧削的神奇,但仅此而已。“发现”者也,将掩藏之物挖掘出来,如自然界的规律,这是科学研究的主要目标。“发明”仅仅是经验性的,而发现却具有先天的“理论”深度与高度。

 

关于实用理性对中国科学发展的影响,近代以来不断有学者指出,并不新鲜。(参阅张剑《学术与名利之间——近代中国对科学的态度检讨》一文的梳理,《科学文化评论》2006年第4期)但吴大猷探究出其“人本主义”的思想根源,而且其他阻碍中国科学发展的各种因素也都可以从这一根源推演出来,可谓“石破惊天”。这一思考所得也许与科学家寻求完美理论有关(正如爱因斯坦的统一场理论。他一再反对科学研究中的“实用理性”,强调科学的本质是“追求真理”,“科学,代表着一种探索,它的动机是求知、求真,应该说是追求真理”,“以追求真理为动机,来做没有限制的探索,这就好像是在一处没有边际的空间里面探索,不一定会有结果”(第39页)。许多对人类文明产生重大影响的发现,最初的研究并没有什么目的,可能也是毫无意义的,自然也没有什么社会效益与经济效益。

 

这些述说不由得使人想起爱因斯坦在1918年在庆贺普朗克60寿辰大会上所讲的话:“在科学的庙堂里有许多房舍,住在里面的人真是各式各样,而引导他们到那里去的动机实在也各不相同。有许多人所以爱好科学,是因为科学给他们以超乎常人的智力上的快感,科学是他们自己的特殊娱乐,他们在这种娱乐中寻求生动活泼的经验和雄心壮志的满足;在这座庙堂里,另外还有许多人所以把他们的脑力产物奉献在祭坛上,为的是纯粹功利的目的。”可是普朗克不属于这两类人,他从事科学有两种动机,即消极的动机和积极的动机。所谓消极的动机,也是最强烈的动机,“是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷,是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏。”所谓“积极的动机”,就是“总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像”,并试图以之代替经验世界。这样,他“专心致志于这门科学中的最普遍的问题,而不使自己分心于比较愉快的和容易达到的目标上去”。像普朗克、爱因斯坦这类科学家,他们每天的努力并非来自深思熟虑的意向和计划,而是直接来源于激情,他们工作时的精神状态同信仰宗教的人或谈恋爱的人相类似,完全达到了一种忘我的境界(爱因斯坦:《探索的动机》,许良英等编译《爱因斯坦文集》第1卷第100-103页,商务印书馆,1994年)

 

四、难以置身事外

 

其实,置身事内无论如何都难以完全置身事外。吴大猷长期执教北大物理系,他也非常明确地承认北大的名声来源于人文社会科学,自然科学方面很是薄弱(其实,北大物理系实力非常之强,1948年首届中研院7位物理学科院士中北大就有他与饶毓泰师徒,清华也不过吴有训、叶企孙、赵忠尧三人而已)。但他似乎对清华大学物理系的发展有些微词,认为抗战期间西南联大物理“研究工作大大受到限制”,“苟延残喘地在那里做一些所谓的物理研究”,原因是清华在北平时虽实验物理阵容强大,“教授人数比较多,学生也比较多,美中不足的地方是它并没有建立好一个强的实验研究领域”。因此,在昆明,清华“在物理上并没有多少研究的发展”(第99页)。同时又说抗战时期,“清华大学物理系可能是最强的一个系”,清华用自己的基金在西南联大以外设立了特种研究所诸如金属研究所、电子学研究所,这些研究所“培养了较多的物理学家,所以在实验物理方面也做了一些工作”。

 

相对清华每个人都有自己的研究领域,没有形成所谓的“拳头”方向,在吴大猷看来,北大的物理学家们包括饶毓泰、吴大猷、朱物华、郑华炽,“研究工作都是相近的,都是做有关原子和分子结构的问题”(第103页)。这些相关清华、北大的叙说可能都是基本的事实,但言谈之间不自然地流露出清华、北大之间的隔阂。其实,吴大猷自己也曾回忆过北大、清华的一些纠葛。抗战不久,他考虑到学术的长期发展,曾向北大当局提议向清华借款添置设备从事研究并训练人才,该“不包含任何私心”的设想不仅未能实现,反而使他落得个有“野心”的名声。到晚年回想起这事,他也明白了:“不论什么时候,不论在什么高明的机关里,能够‘无我’的人,到底是不多的。”(吴大猷:《回忆》,中国友谊出版公司,1984年,第33-34页)

 

对他的母校南开大学似乎也是另眼相看。他虽说南开物理系与北大、清华比较,“说起来很可怜”,开创之初只有一个教授饶毓泰,西南联大时期也只有张文裕一个教授,但他还是把南开物理系排在燕京大学物理系前,作为重要的大学物理系科介绍(第67页)。而不视中央大学物理系为重要的科系,虽然该系早期有胡刚复、吴有训在此授业,三十年代有教授查谦、张钰哲、戴运轨等,培养出严济慈、吴健雄、陆学善、施汝为等学生,抗战期间理论物理学家张宗燧对约束系统的量子化也做出了重要贡献。

 

当然,这些都是人之常情,无损于书中所体现出来的作为一代宗师的吴大猷,对中国科学发展的深刻思考、真知灼见。

 

 

本文原刊于《科学文化评论》2012年第9卷第3期,《科学春秋》经作者授权后刊发。

 

来源:科学春秋

链接:https://mp.weixin.qq.com/s/wzUO04rXoY7who-WlueVAA

编辑:贾铭

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