中國科學界的泰山北斗,兩彈一星半數是他的學生,卻鮮為人知

在中國的科學史上,有一個著名的錢學森之問。

“這麼多年培養的學生,還沒有哪一個的學術成就,能夠跟民國時期培養的大師相比。”錢老又發問:“為什麼我們的學校總是培養不出傑出的人才?”

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提到民國的大師,大家知道的多是一些文學領域的,比如魯迅,胡適。

但錢學森做為科學家,他講的這些大師應該是理料的。在我們的印象裡,我們在清末以及民國時期,還處在比較落後的情況。我們在科學上也產生了大師級的人物嗎?

今天跟大家介紹一位你可能並不知道的大師:葉企孫。

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為什麼要講他呢,因為如果你瞭解了他,就等於瞭解了一大半的中國科學大牛。

他的學生佔了半部新中國科學史。

葉企孫,出身於上海的書香門第。

清朝最後一年,葉企孫考進入清華學堂(其後設立的大學部為現清華大學),當時他未滿13歲。

1918年,葉企孫考取庚子賠款留美公費生,師從實驗物理大師、諾獎得主P.W.布里奇曼。三年後,測出了當時最精確的普朗克常數 h 值,此數值為物理界沿用十六年。

1923年,獲得哈佛大學博士學位的葉企孫立即回國。此後創立清華物理系。從此,他為中國帶出了一批又一批的人才。

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中國核物理的奠基人王淦昌、中國的“衛星之父” 趙九章,“氫彈之父” 彭桓 武、中國的“衛星之父” 趙九章,“氫彈之父” 彭桓 武、“導彈之父”錢學森,“力學之父”錢偉長、“光學之父” 王大珩,還有鄧稼先、周光召、朱光亞、熊大縝都是他的學生。

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他曾力主將只有初中文憑的華羅庚請到清華數學系任教。

他說:“我希望大家認真看看華羅庚先生的論文再說話。他來清華後,我們曾經交談多次,每次我都頗受教益。以我個人的判斷,不日之後,華羅庚會成為我國數學界閃亮的星辰。”

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世界級數學大師陳省身也是他的學生。

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陳省身有多牛呢?

楊振寧寫過一首詩,最後兩句為:千古寸心是,歐高黎嘉陳。

什麼意思呢?在幾何的歷史上,陳省身排在歐拉、高斯、黎曼、嘉當之後,是第五名。

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陳省身、塞繆爾·艾倫伯格、希爾澤布魯赫

下面講點陳省身的一些故事。

有一年,愛因斯坦找他一起合作,陳省身當時三十來歲,直接拒絕了:“他當時名氣大得不得了,但是已經沒多少用了,我不會因為他是愛因斯坦就和他合作……”

諾獎經濟獎的得主納什,美國人根據他的故事拍了一部電影叫《美麗心靈》

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陳省身評價:“我們很熟的,他不太懂數學,只會做難題,做得一塌糊塗……”

1979年,陳省身從美國加州大學伯克力分校退休時,從世界各地趕來的300多名數學家一起為他唱歌,歌頌他的豐功偉績。

除了陳省身,葉企孫還有一位超牛的學生,如果不是別人出現失誤,他可能是中國第一個得諾獎的人。

這個人叫趙忠堯。

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趙忠堯在1920年在南京高等師範學校畢業後,因為家境困難,準備退學就業。

這時候,葉企孫把他聘為自己的助教,趙忠堯就一邊聽課一邊教書。

1925年,葉企孫去清華,把趙忠堯也帶到了清華。趙忠堯雖是葉企孫的助教,但從另一個層面,也是葉企孫的學生。

兩年後,趙忠堯得到了去美國加州理工學院深造的機會。

在美國,他的導師是諾貝爾獎獲得者密立根教授。

在1929年的實驗中,趙忠堯發現硬伽馬射線通過重金屬時,會產生成對的正反物質,然後兩者迅速消失,並演變成光子。這被稱為湮滅現象,是人類第一次觀察到湮沒現象。

這個結果極為重要,連密立根教授都感到臉上有光,在同事面前說道,這小子不知天高地厚,那天我讓他做這個題目,他還嫌簡單,要考慮考慮。

趙忠堯第一次觀測到了反物質,第一個觀察到了正反物質湮滅。這些研究是正電子發現的前導。光憑這兩個發現就足以獲得諾獎。

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瑞典皇家學會原本準備授於趙忠堯諾貝爾獎,可惜的是,他的實驗結果受到了質疑。

兩位科學家重複了趙忠堯的實驗,結果得到了跟趙忠堯相互矛盾的結果。

這兩位,一位是成名的科學家,一位是牛津大學的講師,而趙忠堯只是攻讀博士學位的研究員。

大家更願意相信權威,就這樣,趙忠堯的發現被忽視了。

楊振寧後面說道:“關於正電子的產生和正電子的湮沒,趙先生在1929年前後就率先通過實驗得到了正確而關鍵的結果。當時只是研究生的趙先生與另外的“大牌”物理學家的工作方向一樣、結果不同,可是因為“咖位”問題,趙先生的工作沒有得到學界的認同。實際上回頭看,“大咖”的實驗不夠小心,數據有自相矛盾的地方,趙先生的工作的正確性和重要性沒有得到應有的評價。”

李政道說道:“趙忠堯本來應該是第一個獲諾獎的中國人,只是由於別人的錯誤,把他的光榮埋沒了。”

瑞典皇家科學院院士、前諾貝爾物理學獎委員會主任愛克斯朋寫道:“趙忠堯在世界物理學家心中是實實在在的諾貝爾獎得主!"

更為傳奇的是,趙忠堯在參觀了美國原子彈實驗後,再次到美國學習加速器技術,從美國為中國帶回了第一套加速器,為中國原子彈研究立下汗馬功勞,他的加速器直到2000年才完全退役。

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打開一本中國科學發展史,往上都能找到葉企孫的名字。

葉企孫稱得上中國近代物理學奠基人、中國物理學界的一代宗師。 是中國科學的泰山北斗系的人物。

1987年2月26日,《人民日報》發表文章《深切懷念葉企孫教授》。

1990年,清華大學物理系校友在清華設立"葉企孫獎"。

1992年,包括王淦昌、王大珩、吳健雄等在內的127名海內外著名學者聯名向清華大學呼籲為葉企孫建立銅像,聯名者平均年齡高達72歲。

1993年清華校慶,特在科學館舉辦葉企孫生平照片及手跡展,參觀者無不震驚欽佩。

1995年葉企孫銅像落成儀式在清華大學舉行。在清華大學校園認真找一下,還是能找到的。

2000年,中國物理學會設立了胡剛復、饒毓泰、葉企孫、吳有訓、王淦昌物理學獎,其中葉企孫物理獎授予凝聚態物理方面有突出成就的物理學家。

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葉企孫還有兩位很名的弟子:楊振寧、李政道。

1946年,中國獲得三個名額,可以推薦數理化的三名助教前往美國讀博士,

葉企孫卻力主當時還是大二學生的李政道前往美國。

半個世紀後,李政道回到上海,見到了當年老師給他批改的試卷,不禁哽咽: 李政道:58+25=83

而楊振寧回國後,要求見的人中,第一位就是葉企孫。

楊振寧跟李政道又同獲了諾獎。

兩人結緣於1949年,楊振寧到普林斯頓高等研究院開始博士後的科研工作後,跟李政道開始了長達十年的合作。

當時的院長奧本海默說,他最喜歡看到的場景就是楊振寧和李政道走在普林斯頓的草地上。

在1956年10月,兩人在《物理評論》發表文章,提出弱相互作用中宇稱不守恆,因此獲得1957年的諾貝爾物理學獎。

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但到了1962年,楊振寧和李政道分道揚鑣,不但不再合作,還形同路人。

至於其中的原因,兩人都不願細說。

李政道是這樣說的:一個陰暗有霧的日子,有兩個小孩在沙灘上玩耍,其中一個說:‘喂,你看到那閃爍的光了嗎?’另一個回答說:‘看到了,讓我們走近一點看。’兩個孩子十分好奇,他們肩並肩向著光跑去。有的時候一個在前面,有的時候另一個在前面。像競賽一樣,他們竭盡全力,跑得越來越快。他們的努力和速度使他們兩個非常激動,忘掉了一切。第一個到達門口的孩子說:‘找到了!’他把門打開。另一個衝了進去,他被裡面異常的美麗弄得眼花繚亂,大聲地說:‘多麼奇妙!多麼燦爛!’結果,他們發現了金色帝國的寶庫。他們的這項功績使他們獲得了重獎,深受人們的羨慕。他們名揚四海。多少年過去,他們老了,變得愛好爭吵。記憶模糊,生活單調。其中一個決定要用金子鐫刻自己的墓誌銘:‘這裡長眠著的是那個首先發現寶藏的人。’另一個隨後說道:‘可是,是我打開的門。’

其實,說矛盾也不是什麼太大的矛盾。有點像小孩子爭奪玩具一樣。

之間的內幕也不必深究,畢竟這只是兩個人的事情。

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那如果只論學術成就,誰更高呢?

這個答案就好回答多了。

楊振寧的更高。

兩人分手之後,楊振寧又提出了很多重要的理論,比如楊-米爾斯理論,這個理論有多牛牛呢。

楊振寧自己有一個評價:通常得諾貝爾獎的重要性,可以說那是10年之間最重要的物理的文章。那如果你問“宇稱不守恆”是不是當時10年之間最重要的文章呢,我想這是當之無愧的。所以它得到諾貝爾獎,是所有的人都認為是理所當然。規範場(楊-米爾斯理論)的研究沒有得到諾貝爾獎,可是我想你要是去問內行的人,現在所有的人都會認為規範場的重要是世紀性的重要,不只是10年的重要。就是它要長期下去到21世紀、到22世紀還是重要的,因為它把一個基本原則給找出來了。

也就是說宇稱不守恆是十年的文章 ,而楊-米爾斯理論是一百年兩百年的文章。

楊-米爾斯理論可以宇宙四種力中的三種:強力以及弱力和電磁力。只差引力無法描述。

如果物理的終極是證明1+1等於2,楊振寧證明了1+2等於3。

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等我們統一了所有的力,就能真正掌握宇宙的奧秘,就能真正利用宇宙給我們的一切。就能控制蟲洞、黑洞,開始宇宙級的征程。我們才會不永遠被困在地球上。

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另一邊,李政道的學術成就就沒有這麼高了。

到底差在哪呢?

楊振寧也有一個解釋:他說:“政道是一個極聰明的物理學家,吸收能力強,工作十分努力。可是洞察力與數學能力略遜一籌,所以一九六二年以後文章雖寫得很多,沒有什麼特別重要的,沒有大影響。”

看來,主要是差在數學。

數學在楊振寧的物理研究中發揮了巨大的作用,比如他研究物理學的對稱性問題,就使用了群論這個數學工具。而當時的物理學家對群論都持懷疑的態度。

那楊振寧的數學為什麼特別好呢?

這跟他的家庭有關。楊振寧父親楊武之就是一個數學家,是中國第一位因數論研究獲得博士的學者。

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有意思的是,父親楊武之卻不太贊成楊振寧過多的學習數學,因為他認為數學不夠實用,像諾貝爾就沒有設數學獎。

可楊振寧已經深深迷上了數學。

1983年,楊振寧向中學生介紹自己的學習過程時,就專門提到了一個人。

他說:“有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。”

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劉薰宇是中國著名的數學家跟教育家,他跟楊振寧的父親還是同學。

劉薰宇非常擅長進行數學教育,中國那個年代的科學大師基本上都受過他的影響。

數學家谷超豪就說:記得看了劉燻宇的《數學的園地》,其中有一段講述了微積分思想,從什麼是速度講起。當時我自以為很懂得速度、加速度等概念,然而讀了這本書後才發現,原來真正的速度概念要用微積分才能深入瞭解,於是對數學愈發地感興趣了。”

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可見,一本好的數學書能夠讓孩子愛上數學。

再回到錢學森的問題:“這麼多年培養的學生,還沒有哪一個的學術成就,能夠跟民國時期培養的大師相比。”

為什麼在條件那麼差的時候,中國反而出現了一批大師呢?

是不是跟他們使用的教材特別優秀呢?

我就專門找來了劉燻宇的書給我家小孩看,我家小孩正在上六年級,平時也補習數學,他有時候覺得上補習班有點枯燥。可他看這個書,卻覺得很有意思,而且還能把他在補習班學到的東西運用過來。一看就看了個把小時。平時,他是坐十五分鐘就要挪屁股的。

我給孩子看的這套書一共有三本,一本是《馬先生講數學》

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劉燻宇化身馬先生,講解了一百多道題,主要講如何用圖解法求解一些算術四則問題

第二本《數學趣味》

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主要講日常生活中碰到的數學問題,我們講萬物皆數學,通過萬物來學數學是最快的。

第三本是《數學的園地》

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這一冊就有點難度了,裡面講了函數、連續、誘導函數、微分、積分和總集等概念及它們的運算法的基本原理。雖然有點深,但講解的方法很妙,我家小孩六年級,還能看懂一部分的內容。

劉薰宇簡直就是科學家裡的段子裡,裡面的函數知識全變成了一個又一個的段子。我兒子看的就哈哈大笑。

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這個書合適小學生以及初中生,可以做為他們的自學教材。讓他們能夠自我學習。

因為是中國數學家寫的,所以裡面有很多中國的數學妙題。

比如什麼是“八仙過海”和“韓信點兵”?

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所以,大家可以給自己的孩子看看這本激勵了世界最牛物理學家的數學啟蒙書。

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