施士元:他是居里夫人的學生,而吳健雄是他的學生

施士元教授的導師居里夫人和他的學生吳健雄都曾是享譽世界的“物理女王”,在世界物理學領域佔據一席之地,也始終是被津津樂道的話題,而在中國永遠都是勵志學習的榜樣,而施士元自己卻只是一個普普通通的大學教授而已。

施士元:他是居里夫人的學生,而吳健雄是他的學生

施士元

施士元(1908—2007)是上海崇明縣人,1908年3月20日出生於一個軍官之家,其父施禹傳曾畢業於保定軍官學校,對子女教育甚嚴,而施士元則從小就開始接受傳統啟蒙教育。

1920年夏,施士元讀完崇明三樂小學後,於同年秋天考入上海浦東中學,這所學校創辦於1907年,是由一代營造業宗師楊斯盛毀家興學創辦的,黃炎培曾出任第一任校長。

施士元在中學時期就對理化課程產生濃厚興趣,凡遇難解之題,總是鍥而不捨地求得其解,還與志趣相同的王淦昌等同學成立了數理化學會,共同求解難題,甚至找來大學一年級數理化教材進行自學。

1925年8月,施士元與王淦昌一起考入清華學校大學部,當時清華大學部剛剛成立不久,先後創建了17個系,為清華升格為正式大學打下了基礎。

1926年“三.一八慘案”發生時,施士元是這一事件的親歷者,所幸的是沒有受到軍警的傷害,而在近一年前上海發生“五卅慘案”時,施士元也是親歷者,這些都表明施士元是一個愛國者。

1926年秋天,清華學校大學部物理系正式成立,由葉企孫教授出任第一任系主任,由葉企孫、薩本棟、周培源、任之恭等這些清華出身的學生,構成了早期清華物理系教師的核心陣容,而施士元、王淦昌、周同慶、鍾間等四人成為清華物理系第一屆學生。

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清華物理系師生合影

1928年,南京國民政府正式接管清華學校並任命羅家倫為校長,羅家倫力主將清華學校改組為國立清華大學,否則他絕不赴任,正是由於羅家倫的堅持,國立清華大學誕生了,併為清華大學延攬了一大批知名教授。

1929年6月施士元從清華大學物理系畢業並獲學士學位,在清華四年大學生活,受業於葉企孫等教授,獲得了大量的物理基礎理論知識,得到了物理學科鍛鍊,為日後開展科學研究奠定了基礎。

1929年夏,施士元考取了江蘇省官費生留學資格,被公派到法國留學,王淦昌被留校擔任助教,第二年考取官費生赴德國柏林大學留學,而周同慶考取了“庚款”公費留學,入普林斯頓大學物理系師從吳有訓的導師康普頓攻讀研究生。

1929年冬,施士元從上海乘郵輪抵達法國馬賽港,進入巴黎大學鐳研究所師從居里夫人攻讀研究生,這裡是當時全世界放射性研究三大中心之一,而居里夫人曾於1903年和1911年分別榮獲諾貝爾物理學獎和諾貝爾化學獎。

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居里夫人在實驗室

早在1924年,中國女留學生勞君展曾師從居里夫人攻讀鐳學,當施士元拿著清華大學校長羅家倫的推薦信交給居里夫人時,居里夫人對施士元甚為滿意,並免去了對他的入學考試。

在居里夫人實驗室,施士元有機會聆聽了狄拉克、玻恩、海森堡、德布羅意等世界物理學界大咖的講課和學術報告,可謂是受益匪淺,這讓他能夠了解世界物理學界最前沿的課題和發展方向。

施士元始終以海森堡為自己學習的榜樣,海森堡是量子力學的主要創始人之一,也是哥本哈根學派的代表人物之一,也是繼愛因斯坦之後最有作為的科學家之一,1932年諾貝爾物理學獎獲得者,海森堡出生於1901年,僅比施士元年長七歲。

1931年,在居里夫人的指導下,施士元發現了譜線的精細結構,這是物理學上的重大發現,其論文被居里夫人推薦到法國《科學院院報》上發表。

施士元還完成了錒元素的核譜測定,成為該領域研究取得成果的第一人,施士元與居里夫人還發現了a射線精細結構的能量與y射線的能量嚴格相等,這是核物理研究領域中的重要發現,對原子彈的實驗成功至關重要。

施士元:他是居里夫人的學生,而吳健雄是他的學生

晚年的居里夫人

1932年寒假,施士元前往德國哥廷根拜訪量子力學奠基人之一玻恩,玻恩是猶太人,正受到納粹黨的迫害,準備前往英國愛丁堡大學應聘。

上世紀三十年代初,德國兩位科學家曾告訴居里夫人女婿約里奧,他們曾發現能量很強的伽馬射線,可以把原子核中的核子撞出來,但約里奧並沒有特別在意,只是把這一研究告知了施士元,施士元從中受到啟發,並進行了科學實驗,但卻沒有取得科研成果。

實際上這個被撞出來的核子就是中子,後來被英國學者證實,而中子的發現則是研究原子彈和氫彈最重要的理論依據,施士元遺憾的與此研究成果失之交臂,痛失了獲得諾貝爾物理學獎的機會。

1933年施士元的博士論文《放射性同位素釷的反射性沉澱物的β能譜》答辯會在巴黎大學理學院階梯教室進行,由居里夫人、佩恁和德比爾納三位世界頂級物理學家組成答辯委員會,施士元順利獲得巴黎大學國家科學博士學位,他與鄭大章都是居里夫人培養的獲得博士學位的中國留學生,這一經典時刻,被施士元的同學拍攝下來,成為非常難得的一張歷史經典老照片。

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施士元博士答辯時場景

1933年初夏,施士元謝絕居里夫人的挽留,取道德國、波蘭和蘇聯回國,當他在海參崴搭乘郵輪抵達上海時,適逢“中國物理學會”在交通大學召開第二屆年會,施士元應邀在會上作了《關於放射性β元素磁譜的報告》,在與會人員當中引起強烈反響。

施士元臨回國之前,通過導師居里夫人,為母校清華大學購買了極為珍貴的幾克鐳,這為後來中國培養放射性專業人才和“兩彈一星”實驗成功,發揮了極大的作用。

施士元很快接到中央大學和浙江大學的聘書,經再三權衡,決定接受中央大學校長羅家倫的聘書,出任中央大學物理系教授兼系主任,年僅25歲的施士元成為全國大學中最年輕的教授和系主任。

中央大學物理系起始於胡剛復教授,當年他在南京高等師範學校建立了物理系,培養了吳有訓、嚴濟慈等物理學家,1927年夏國立第四中山大學成立時,胡剛復邀請剛剛回國不久的吳有訓出任物理系主任,後來吳有訓前往清華大學接替葉企孫出任物理系主任,中央大學物理系主任由倪尚達教授出任。

施士元為物理系四年級開設近代物理等課,吳健雄成為施士元的學生,老師僅比學生年長四歲,他在指導吳健雄撰寫《證明布喇格定律》畢業論文時,多次向她講述居里夫人獻身科學的嚴謹態度和鑽研精神,將世界“科學女神”精神和意志移植到了吳健雄身上,吳健雄曾說過:“真正把我領進物理學的人是施士元教授。”

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施士元結婚照

1936年施士元的老同學周同慶由北京大學物理系教授出任中央大學物理系主任,當年二人曾一同接待物理大師玻爾訪問中央大學。

抗戰爆發後不久,施士元隨中央大學遷往重慶沙坪壩,由於戰時物資極度匱乏,施士元投身於軍工研究,利用石墨坩堝製造氧化鉛,製造成性能良好的蓄電池,他還與人合作生產鉛板,供戰時公路運輸之用,其所設計製造的無線電收發報機也投入使用,浙江大學的束星北教授也曾研製收發報機和雷達等軍用器材,這些科學家利用自己的聰明才智為抗戰做出了自己的貢獻。

1945年8月,美國在日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈,其產生的爆炸威力震驚了整個世界,為了滿足公眾的好奇心,施士元利用自己的核物理知識專業特長,不辭辛勞地作了許多場科普報告,他的學生吳健雄就曾參與研製原子彈的“曼哈頓計劃”,抗戰勝利後,施士元再次出任中央大學物理系代主任。

1949年春,時任中央大學校長周鴻經奉蔣介石之命,組織學校搬遷至臺灣,由於物理系的圖書器材最多,學校特意送來一些木箱,施士元藉口木箱質量太差抵制搬遷,最終中央大學完整地保存了下來,這其中蘊含著施士元的功勞。

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施士元全家福

1952年全國高等院校院系調整時,魏榮爵教授被任命為南京大學物理系主任,施士元繼續留在物理系擔任教授和核物理教研室主任,先後編寫了X光結構分析、核理論、粒子物理等教材,培養了一大批物理學人才。

五十年代,施士元與程開甲在南京大學創辦了原子核物理專業,編著了《核物理》和《量子力學》教材,為了普及原子核理論知識,施士元不得不開設輔導講座,進行深入淺出的授課,這些授課稿被整理成為《核反應堆理論導論》一書出版,此後幾十年裡依然是從事核反應堆設計學子的入門教材。

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《核反應堆物理導論》

施士元在教學和科研領域辛勤耕耘了一生,為國家培養了大批物理人才,僅院士就十幾名之多,就連他二女兒施蘊渝也是中科院院士,同時也是第三世界科學院院士,但施士元卻沒有被評選為院士,他既不是1955年的學部委員,也不是1980年的院士,甚至連博士生導師都不是,這實在是一個值得深思的問題,作為居里夫人培養的中國籍物理學博士,確實是“混”的有點“慘”,但吳健雄對她這位老師卻尊崇有加,只要她回到中國,一定會去拜見自己的恩師施士元。

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施士元與吳健雄

1987年,已經79歲的施士元教授正式退休,被南京大學物理系聘為榮譽系主任,像他一樣在一所大學工作了一輩子的人並不多見。

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晚年的施士元

退休後的施士元在生活中又找到了新的樂趣,八十歲的他開始自學油畫並樂此不疲,臨摹法國、意大利、德國、荷蘭等古典名畫幾十幅,而自己創作的油畫達100多幅,尤其稱奇的是,施士元竟然無師自通,其油畫竟然達到了專業水準,其創作的油畫作品《燕歸來》,還曾參加過1993年舉辦的中國油畫展。

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八十歲的施士元開始自學油畫

2007年9月19日,南京大學物理系和江蘇省物理學會為施士元舉辦了百歲慶生,祝賀他走過了一個世紀的人生,而他只是一個普通的大學教授,其一生唯一的光環就是居里夫人的學生。

2007年9月28日,在物理學領域耕耘一生的施士元教授在江蘇省南京市人民醫院謝幕。


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