中国科学界的泰山北斗,两弹一星半数是他的学生,却鲜为人知

在中国的科学史上,有一个著名的钱学森之问。

“这么多年培养的学生,还没有哪一个的学术成就,能够跟民国时期培养的大师相比。”钱老又发问:“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才?”

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提到民国的大师,大家知道的多是一些文学领域的,比如鲁迅,胡适。

但钱学森做为科学家,他讲的这些大师应该是理料的。在我们的印象里,我们在清末以及民国时期,还处在比较落后的情况。我们在科学上也产生了大师级的人物吗?

今天跟大家介绍一位你可能并不知道的大师:叶企孙。

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为什么要讲他呢,因为如果你了解了他,就等于了解了一大半的中国科学大牛。

他的学生占了半部新中国科学史。

叶企孙,出身于上海的书香门第。

清朝最后一年,叶企孙考进入清华学堂(其后设立的大学部为现清华大学),当时他未满13岁。

1918年,叶企孙考取庚子赔款留美公费生,师从实验物理大师、诺奖得主P.W.布里奇曼。三年后,测出了当时最精确的普朗克常数 h 值,此数值为物理界沿用十六年。

1923年,获得哈佛大学博士学位的叶企孙立即回国。此后创立清华物理系。从此,他为中国带出了一批又一批的人才。

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中国核物理的奠基人王淦昌、中国的“卫星之父” 赵九章,“氢弹之父” 彭桓 武、中国的“卫星之父” 赵九章,“氢弹之父” 彭桓 武、“导弹之父”钱学森,“力学之父”钱伟长、“光学之父” 王大珩,还有邓稼先、周光召、朱光亚、熊大缜都是他的学生。

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他曾力主将只有初中文凭的华罗庚请到清华数学系任教。

他说:“我希望大家认真看看华罗庚先生的论文再说话。他来清华后,我们曾经交谈多次,每次我都颇受教益。以我个人的判断,不日之后,华罗庚会成为我国数学界闪亮的星辰。”

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世界级数学大师陈省身也是他的学生。

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陈省身有多牛呢?

杨振宁写过一首诗,最后两句为:千古寸心是,欧高黎嘉陈。

什么意思呢?在几何的历史上,陈省身排在欧拉、高斯、黎曼、嘉当之后,是第五名。

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陈省身、塞缪尔·艾伦伯格、希尔泽布鲁赫

下面讲点陈省身的一些故事。

有一年,爱因斯坦找他一起合作,陈省身当时三十来岁,直接拒绝了:“他当时名气大得不得了,但是已经没多少用了,我不会因为他是爱因斯坦就和他合作……”

诺奖经济奖的得主纳什,美国人根据他的故事拍了一部电影叫《美丽心灵》

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陈省身评价:“我们很熟的,他不太懂数学,只会做难题,做得一塌糊涂……”

1979年,陈省身从美国加州大学伯克力分校退休时,从世界各地赶来的300多名数学家一起为他唱歌,歌颂他的丰功伟绩。

除了陈省身,叶企孙还有一位超牛的学生,如果不是别人出现失误,他可能是中国第一个得诺奖的人。

这个人叫赵忠尧。

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赵忠尧在1920年在南京高等师范学校毕业后,因为家境困难,准备退学就业。

这时候,叶企孙把他聘为自己的助教,赵忠尧就一边听课一边教书。

1925年,叶企孙去清华,把赵忠尧也带到了清华。赵忠尧虽是叶企孙的助教,但从另一个层面,也是叶企孙的学生。

两年后,赵忠尧得到了去美国加州理工学院深造的机会。

在美国,他的导师是诺贝尔奖获得者密立根教授。

在1929年的实验中,赵忠尧发现硬伽马射线通过重金属时,会产生成对的正反物质,然后两者迅速消失,并演变成光子。这被称为湮灭现象,是人类第一次观察到湮没现象。

这个结果极为重要,连密立根教授都感到脸上有光,在同事面前说道,这小子不知天高地厚,那天我让他做这个题目,他还嫌简单,要考虑考虑。

赵忠尧第一次观测到了反物质,第一个观察到了正反物质湮灭。这些研究是正电子发现的前导。光凭这两个发现就足以获得诺奖。

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瑞典皇家学会原本准备授于赵忠尧诺贝尔奖,可惜的是,他的实验结果受到了质疑。

两位科学家重复了赵忠尧的实验,结果得到了跟赵忠尧相互矛盾的结果。

这两位,一位是成名的科学家,一位是牛津大学的讲师,而赵忠尧只是攻读博士学位的研究员。

大家更愿意相信权威,就这样,赵忠尧的发现被忽视了。

杨振宁后面说道:“关于正电子的产生和正电子的湮没,赵先生在1929年前后就率先通过实验得到了正确而关键的结果。当时只是研究生的赵先生与另外的“大牌”物理学家的工作方向一样、结果不同,可是因为“咖位”问题,赵先生的工作没有得到学界的认同。实际上回头看,“大咖”的实验不够小心,数据有自相矛盾的地方,赵先生的工作的正确性和重要性没有得到应有的评价。”

李政道说道:“赵忠尧本来应该是第一个获诺奖的中国人,只是由于别人的错误,把他的光荣埋没了。”

瑞典皇家科学院院士、前诺贝尔物理学奖委员会主任爱克斯朋写道:“赵忠尧在世界物理学家心中是实实在在的诺贝尔奖得主!"

更为传奇的是,赵忠尧在参观了美国原子弹实验后,再次到美国学习加速器技术,从美国为中国带回了第一套加速器,为中国原子弹研究立下汗马功劳,他的加速器直到2000年才完全退役。

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打开一本中国科学发展史,往上都能找到叶企孙的名字。

叶企孙称得上中国近代物理学奠基人、中国物理学界的一代宗师。 是中国科学的泰山北斗系的人物。

1987年2月26日,《人民日报》发表文章《深切怀念叶企孙教授》。

1990年,清华大学物理系校友在清华设立"叶企孙奖"。

1992年,包括王淦昌、王大珩、吴健雄等在内的127名海内外著名学者联名向清华大学呼吁为叶企孙建立铜像,联名者平均年龄高达72岁。

1993年清华校庆,特在科学馆举办叶企孙生平照片及手迹展,参观者无不震惊钦佩。

1995年叶企孙铜像落成仪式在清华大学举行。在清华大学校园认真找一下,还是能找到的。

2000年,中国物理学会设立了胡刚复、饶毓泰、叶企孙、吴有训、王淦昌物理学奖,其中叶企孙物理奖授予凝聚态物理方面有突出成就的物理学家。

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叶企孙还有两位很名的弟子:杨振宁、李政道。

1946年,中国获得三个名额,可以推荐数理化的三名助教前往美国读博士,

叶企孙却力主当时还是大二学生的李政道前往美国。

半个世纪后,李政道回到上海,见到了当年老师给他批改的试卷,不禁哽咽: 李政道:58+25=83

而杨振宁回国后,要求见的人中,第一位就是叶企孙。

杨振宁跟李政道又同获了诺奖。

两人结缘于1949年,杨振宁到普林斯顿高等研究院开始博士后的科研工作后,跟李政道开始了长达十年的合作。

当时的院长奥本海默说,他最喜欢看到的场景就是杨振宁和李政道走在普林斯顿的草地上。

在1956年10月,两人在《物理评论》发表文章,提出弱相互作用中宇称不守恒,因此获得1957年的诺贝尔物理学奖。

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但到了1962年,杨振宁和李政道分道扬镳,不但不再合作,还形同路人。

至于其中的原因,两人都不愿细说。

李政道是这样说的:一个阴暗有雾的日子,有两个小孩在沙滩上玩耍,其中一个说:‘喂,你看到那闪烁的光了吗?’另一个回答说:‘看到了,让我们走近一点看。’两个孩子十分好奇,他们肩并肩向着光跑去。有的时候一个在前面,有的时候另一个在前面。像竞赛一样,他们竭尽全力,跑得越来越快。他们的努力和速度使他们两个非常激动,忘掉了一切。第一个到达门口的孩子说:‘找到了!’他把门打开。另一个冲了进去,他被里面异常的美丽弄得眼花缭乱,大声地说:‘多么奇妙!多么灿烂!’结果,他们发现了金色帝国的宝库。他们的这项功绩使他们获得了重奖,深受人们的羡慕。他们名扬四海。多少年过去,他们老了,变得爱好争吵。记忆模糊,生活单调。其中一个决定要用金子镌刻自己的墓志铭:‘这里长眠着的是那个首先发现宝藏的人。’另一个随后说道:‘可是,是我打开的门。’

其实,说矛盾也不是什么太大的矛盾。有点像小孩子争夺玩具一样。

之间的内幕也不必深究,毕竟这只是两个人的事情。

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那如果只论学术成就,谁更高呢?

这个答案就好回答多了。

杨振宁的更高。

两人分手之后,杨振宁又提出了很多重要的理论,比如杨-米尔斯理论,这个理论有多牛牛呢。

杨振宁自己有一个评价:通常得诺贝尔奖的重要性,可以说那是10年之间最重要的物理的文章。那如果你问“宇称不守恒”是不是当时10年之间最重要的文章呢,我想这是当之无愧的。所以它得到诺贝尔奖,是所有的人都认为是理所当然。规范场(杨-米尔斯理论)的研究没有得到诺贝尔奖,可是我想你要是去问内行的人,现在所有的人都会认为规范场的重要是世纪性的重要,不只是10年的重要。就是它要长期下去到21世纪、到22世纪还是重要的,因为它把一个基本原则给找出来了。

也就是说宇称不守恒是十年的文章 ,而杨-米尔斯理论是一百年两百年的文章。

杨-米尔斯理论可以宇宙四种力中的三种:强力以及弱力和电磁力。只差引力无法描述。

如果物理的终极是证明1+1等于2,杨振宁证明了1+2等于3。

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等我们统一了所有的力,就能真正掌握宇宙的奥秘,就能真正利用宇宙给我们的一切。就能控制虫洞、黑洞,开始宇宙级的征程。我们才会不永远被困在地球上。

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另一边,李政道的学术成就就没有这么高了。

到底差在哪呢?

杨振宁也有一个解释:他说:“政道是一个极聪明的物理学家,吸收能力强,工作十分努力。可是洞察力与数学能力略逊一筹,所以一九六二年以后文章虽写得很多,没有什么特别重要的,没有大影响。”

看来,主要是差在数学。

数学在杨振宁的物理研究中发挥了巨大的作用,比如他研究物理学的对称性问题,就使用了群论这个数学工具。而当时的物理学家对群论都持怀疑的态度。

那杨振宁的数学为什么特别好呢?

这跟他的家庭有关。杨振宁父亲杨武之就是一个数学家,是中国第一位因数论研究获得博士的学者。

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有意思的是,父亲杨武之却不太赞成杨振宁过多的学习数学,因为他认为数学不够实用,像诺贝尔就没有设数学奖。

可杨振宁已经深深迷上了数学。

1983年,杨振宁向中学生介绍自己的学习过程时,就专门提到了一个人。

他说:“有一位刘薰宇先生,他是位数学家,写过许多通俗易懂和极其有趣的数学方面的文章。我记得,我读了他写的关于一个智力测验的文章,才知道排列和奇偶排列这些极为重要的数学概念。”

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刘薰宇是中国著名的数学家跟教育家,他跟杨振宁的父亲还是同学。

刘薰宇非常擅长进行数学教育,中国那个年代的科学大师基本上都受过他的影响。

数学家谷超豪就说:记得看了刘熏宇的《数学的园地》,其中有一段讲述了微积分思想,从什么是速度讲起。当时我自以为很懂得速度、加速度等概念,然而读了这本书后才发现,原来真正的速度概念要用微积分才能深入了解,于是对数学愈发地感兴趣了。”

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可见,一本好的数学书能够让孩子爱上数学。

再回到钱学森的问题:“这么多年培养的学生,还没有哪一个的学术成就,能够跟民国时期培养的大师相比。”

为什么在条件那么差的时候,中国反而出现了一批大师呢?

是不是跟他们使用的教材特别优秀呢?

我就专门找来了刘熏宇的书给我家小孩看,我家小孩正在上六年级,平时也补习数学,他有时候觉得上补习班有点枯燥。可他看这个书,却觉得很有意思,而且还能把他在补习班学到的东西运用过来。一看就看了个把小时。平时,他是坐十五分钟就要挪屁股的。

我给孩子看的这套书一共有三本,一本是《马先生讲数学》

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刘熏宇化身马先生,讲解了一百多道题,主要讲如何用图解法求解一些算术四则问题

第二本《数学趣味》

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主要讲日常生活中碰到的数学问题,我们讲万物皆数学,通过万物来学数学是最快的。

第三本是《数学的园地》

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这一册就有点难度了,里面讲了函数、连续、诱导函数、微分、积分和总集等概念及它们的运算法的基本原理。虽然有点深,但讲解的方法很妙,我家小孩六年级,还能看懂一部分的内容。

刘薰宇简直就是科学家里的段子里,里面的函数知识全变成了一个又一个的段子。我儿子看的就哈哈大笑。

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这个书合适小学生以及初中生,可以做为他们的自学教材。让他们能够自我学习。

因为是中国数学家写的,所以里面有很多中国的数学妙题。

比如什么是“八仙过海”和“韩信点兵”?

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所以,大家可以给自己的孩子看看这本激励了世界最牛物理学家的数学启蒙书。

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