走近王淦昌丨王淦昌《无尽的追问》第5节:祖国在我心中
(王淦昌与夫人柏林大学同学合影)
在叶企孙先生和吴有训先生的鼓励下,1930年我考取了江苏省官费留学生,被分配去德国柏林大学,做迈特纳的研究生。迈特纳是柏林大学第一位女教授,也是很有名的实验物理学家。爱因斯坦认为“她的天赋高于居里夫人”。
我在德国留学4年(1930-1934),这4年正是现代物理学史上的黄金时代,新的理论、新的发现一个接着一个。
1929年,狄拉克预言存在正电子。狄拉克是英国的数学物理学家,他在研究中得到一些方程,表明电子应该是具有两种不同电荷的粒子,一种为正,一种为负。我们已经知道电子带负电荷,按照狄拉克的理论,他认为应该存在一种和电子相似的带正电荷的粒子。
1930年,奥地利物理学家泡利提出中微子假说。物理学家发现,铀(一种放射性元素)和别的放射性物质发射三种射线:第一种能被负电极吸引,穿透力不强,叫a(阿尔法)射线;第二种射线能被正电极吸引,穿透力比较强,叫B(贝塔)射线,就是汤姆逊证实的电子射线;第三种射线穿透力最强,叫γ(伽马)射线。
1914年,英国物理学家查德威克发现,α射线、γ射线的能量是一个一个分立的,而β射线的能量是从小到大连续分布的。为什么β射线是这种连续的能量谱呢?一些实验物理学家,还有我的老师迈特纳都在做β衰变实验方面的研究。这件事也引起了泡利的兴趣和关注,他通过研究发现,原子核在放 射β(电子)粒子时,电子的能量比预计的小了。于是,他在一封信中提出,当原子核发射出一个β粒子时,同时也伴随着发射出一个不带电、也不具有质量的粒子,就是这个粒子带走了丢失的能量,这就是中微子。
1932年,查德威克发现中子。同一年,美国物理学家安德逊在宇宙线中找到了正电子,证实了狄拉克的预言。
1933年,意大利人费米提出β衰变理论,在理论上肯定了中微子的存在。
1934年,约里奥·居里夫妇发现人工放射性。
这一系列的进展,在德国物理学界引起强烈的反响,对我也是很大鼓舞,我觉得物理学太有趣了,我更加爱我选择的专业。每一项新进展的消息传来,我都注意老师们的反应,倾听他们对这些新理论、新发现的看法,从而辨识当代物理学发展的新方向。
柏林大学在当时是世界科学研究的一个中心,我能到这里学习,感到很幸运,这也是清华大学两位老师对我的培养。我常常想到我的祖国贫穷落后,需要我们学好本领,振兴祖国。
在德国我很想念自己的祖国,常回忆自己在国内的事情。我想起1926年3月18日,北平5000多名群众在天安门集会游行,反对英、美、日等八国政府提出的通牒,遭到段祺瑞政府军警的血腥镇压的情形。当时我们清华大学也有部分同学参加集会,我亲眼看到我的同学在我身旁中弹倒下。血淋淋的场面,使我看清了北洋军阀的反动卖国真面目,深深感到中国青年应该肩负起救国的重任。所以,我在德国抓紧一切时间和机会学习。
我就读的柏林大学威廉皇帝化学研究所放射物理研究室,是在柏林郊外的一个小镇上。这里环境很好,比较宁静,我除了到城内的校部去听课和听讲演外,其他时间都在郊外的课堂学习,或者在实验室做实验。我一进实验室就忘了时间,常常是工作到深夜,而实验室的大门晚上10时就锁上了,我常常翻围墙回宿舍。
1932年1月,我写出了一篇论文,题目是《关于RaE连续β射线谱的上限》,RaE就是镭E,一种放射性元素。论文发表在德国《物理学》期刊第74卷上,这是我第一次在国际著名的学术期刊上发表自己的研究成果,我很高兴。1933年7月14日。我又在德国《科学》期刊上发表了一篇论文《射线的内光电效应》,这是和迈特纳老师合写的。我们用一个小的盖革——缪勒计数器,对在磁场中的ThB(针 B)+C+C”发出的若干β射线做了测量,这是解答当时一些科学家在射线的内光电效应的理论问题方面所做的工作。
我的博士论文题目是根据导师的提议选定的,题目是《ThB+C+C”的β谱》。实验研究工作从1931年冬季开始,一直到1933年10月。有一天,我在清华大学读书时的好朋友任之恭(现在是美籍物理学家)从美国到德国来看我,当时我正在实验室里吹制盖革计数管,由于我吹玻璃的本领学得还不到家,所以成功率不太高,弄得满地碎玻璃。任之恭看了,跟我开玩笑说:“老弟,你准备开玻璃加工厂吧?”我真不好意思。不过,我确实是用自己吹制的盖革计数管,装配了盖革一缪勒计数器。我用自己制的仪器进行实验研究,这是从吴有训老师那里学来的本领。
到1933年12月9日,我写出了博士论文,并且顺利地通过了论文答辩。很快德国《物理学》期刊就把这篇论文发表了。
由于我认真地研究了以往科学家们测量射线强度时所用的实验方法的利弊,吸收了他们的基本思想,用自己的方法进行测量,所以得出的结果要精确得多。有人说,费米教授建立β衰变理论时,参考了我的一些测量数据。我想,可能我的论文对费米教授的工作有一定的参考价值,说他参考我的数据只是可能,不能肯定,因为没有得到费米教授本人的证实。
我在结束留学生活回国之前,曾经到英国、法国、荷兰、意大利等国旅行,访问了一些物理学大师。在英国,我访问了著名的剑桥大学卡文迪许实验室,会见了卢瑟福、查德威克和埃里斯等英国著名的物理学家;在意大利,我访问了罗马大学的费米小组,遗憾的是费米教授当时外出,没有见上面,错过了一次向费米教授当面请教的机会。
取得博士学位之后,我就决定回国。德国自从1933年希特勒篡夺政权以后,开始推行灭绝人性的法西斯专政,大规模迫害犹太人,整个德国笼罩在恐怖的气氛中,使人感到窒息。我的老师迈特纳是犹太人,她被剥夺了教书的权利,后来不得不逃亡瑞典。
我更加思念我的祖国和亲人。1931年“九一八”事变,日本侵略者侵占了我国东北三省,引起我深切的关注。我天天去看当天的报纸,已经没有心思继续埋头在书本中和实验室里了。当时有人劝我说:“科学是没有国界的,中国很落后,没有你需要的科学研究的条件,何必回去呢?”我对他们说:“科学虽然没有国界,但是科学家是有祖国的,现在我的祖国正在遭受苦难,我要回到祖国去,为她服务。”
1934年4月,我乘轮船回到了灾难深重的祖国。
节选自王淦昌著作《无尽的追问》
来源:两弹城微信公众号
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