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这是我国本土第一次有组织的现代日全食观测。全食带从新疆入境,经过青海、甘肃、陕西、湖北、江西、福建和浙江等省。中国日食观测委员会对此次观测极为重视,特地向国外订购观测仪器,事先作了大量准备工作。参考93 年日食观测提供的资料,原计划组织几十个观测队开展3 项观测研究工作②,但后因日本侵华,全食带经过的省区已大多沦陷,在国外定制的仪器也无法运到,原定计划未能实现。当时各国天文学家也因中国战乱而纷纷取消原定来华观测的计划。我国最终根据当时条件组织了两个观测队,即西北观测队和东南观测队。
西北队由天文研究所、金陵大学理学院、中国天文学会和中央大学派员组成,队长张钰哲。观测地点在甘肃临洮。观测仪器由各单位拼凑而成。观测取得极大成功,内容包括拍摄日冕照片、拍摄日冕光谱和色球的闪光光谱;测定日冕的亮度;实测初亏、食既、生光和复圆的时刻和拍摄日食电影等,并进行日食时的气象观测。日食期间,重庆中央广播电台将日食观测实况作现场广播,美英两国的国家广播公司也将观测实况向世界作同步转播,扩大了中国天文界在世界的影响。
东南队分天文、地磁两组,分别由中山大学天文台和中央研究院物理研究所负责。观测地点在福建崇安。因日食时正逢天阴,天文组一无所获。地磁组测得日全食期间地磁的各项主要参数如地磁水平分力、垂直分力和磁偏 中国日食观测委员会消息,《宇宙》第5 卷第7 期,第4 页,935 年;第8 卷第2 期,第42 页,937年。
余青松、陈遵妫《民国二十五年六月十九日全食北海道队观测报告》,天文研究所,93 年。② 中国日食观测委员会消息,《宇宙》第8 卷第2 期,第42 页,937 年。 张钰哲《宇宙丛谈》,正中书局945 年 月版,第20—53 页。
角等的最大变幅。
此次日全食观测结束后,张钰哲在美国《大众天文学》杂志上发表了《在日本轰炸机阴影下的中国日食观测》一文,向全世界报道了我国在艰苦抗战的岁月里开展的这次日全食观测所取得的科学成就②。
3.948 年5 月9 日日环食观测。
此次日环食出现在广东、江西、浙江和江苏四省。美国陆军派了观测队来我国浙江余杭县观测。天文研究所也与中央大学物理系、国防部测量局联合组队到该地观测,但由于天阴只测得日食期间太阳亮度的变化。此外,青岛观象台、中山大学天文台、上海同济大学物理系等单位也分别进行了观测。② Y..hag,SolarelipseobservedihiaudertheshadowofJapaesebombers,opularstroomy,V50,98,(942).第五节天文研究工作概况在949 年前中国近代天文事业的草创时期,老一辈天文工作者尽管为开创中国近代天文事业尽了极大努力,但由于当时历史条件的限制,能开展的观测和研究项目十分有限,因而做的工作真正属于研究性质的不多。然而另一方面,当时我国有些天文学家在国外留学或访问期间曾参与一些处于当时天文学发展前沿的观测研究工作,取得了一些高水平的、甚至开创性的研究成果,为世界天文学的发展作出了重要贡献。
这一时期我国天文工作者在国内所做的研究工作大致可分为以下三类一是各天文机构配合自身的观测所开展的研究。如青岛观象台徐汇平发表的论文《近十二年来青岛观象台所见之奇特黑子》,对观测到的太阳黑子的各种现象作了详尽的讨论。该台和军山台都曾结合观测讨论黑子变化对地球上气候及地磁或地震的影响等等。中山大学天文台曾围绕变星观测发表多篇有关变星测光的论文。94 年日全食观测前后,我国天文工作者曾发表关于日食计算法,日食计算图验法、日冕的亮度与形状等方面的学术论文。二是利用古今中外观测资料开展的研究。例如,张钰哲通过对937 年出版的《Boss 星表》中万余颗恒星自行的统计研究确定太阳在空间运动的方向,于944 年发表了《太阳在空中之运动》一文。与此类似的还有937 年李珩的论文《以造父变星之空间速度研究银河系之自转》,李珩和黄家器的论文《B 型星之统计研究》②,以及陈遵妫参阅彗星观测资料,尤其是哈雷彗星史料,借以考察彗星轨道及周期的演变后写成的著作《彗星论》等等。三是天文学史研究。这一时期有不少天文学家和其他学者在这一领域辛勤耕耘,其中最突出的是高平子和朱文鑫(883—939)。922 年高平子提出研究中国天文学史的四条原则()以科学方法整理历法系统;(2)以科学方法疏解并证明古法原理;(3)以科学公式推算古法疏密程度;(4)以科学需要应用古测天象。它们对我国天文史研究工作产生了深远的影响。遵循这些原则,高平子研究中国古代历法和天文观测方法,发表有“中国诸历岁实朔实考”(924 年)、《史日长编》(932 年)、《圭表测景论》(939年)等论文著作,朱文鑫的重要著作有《〈史记·天官书〉恒星图考》(927年)、《天文考古录》(933 年)、《历代日食考》(934 年)和《历法通志》(934 年)等③。此外,高鲁的《星象统笺》(933 年)、竺可桢的《二十八宿起源之时代和地点》(944 年)、董作宾的《殷历谱》(945 年)也均为天文史研究的力作。
这一时期我国天文学家在国外所作的天文研究中最有成就的是紫金山和凤凰山两山天文台的创建者余青松。他在二十年代中期在美国利克天文台率先开展了恒星连续光谱的研究,对9 颗恒星的连续光谱进行分光光度测量,得出恒星光谱的能量分布曲线,阐明了恒星紫外光谱中巴尔末跃变的性质,证明恒星辐射类似黑体辐射,并通过恒星能量分布曲线与普朗克黑体辐射理 徐汇平《近十二年来青岛观象台所见之奇特黑子》,《宇宙》第8 卷第7—8期,第0 页,938 年。 见《宇宙》第8 卷第5—期,第87 页,937 年。
② 见《宇宙》第8 卷第5—期,第89 页,937 年。
③ 马星垣《高平子》,席泽宗《朱文鑫》,分别见《中国现代科学家传记(第三集)》,科学出版社992 年版,第242、247 页。
论曲线的拟合,求得不同光谱型恒星的有效温度,从而最有说服力地阐明了恒星光谱哈佛分类的物理意义。他在恒星连续光谱研究中所作的这些奠基性工作被认为是恒星能量分布工作的重要里程碑②。
张钰哲、张云和李珩等人也是颇有成就的天文学家。张钰哲于928 年 月22 日在美国叶凯士天文台发现一颗新的小行星——小行星25 号,将其命名为“中华”,为祖国赢得了荣誉。94 年访美期间又在麦克唐纳天文台发现一颗新的食双星BD—°237。并对一些食双星作了卓有成效的分光观测和研究③。张云于947 年在美国哈佛大学期间,先是协助张钰哲发现了那颗新的食双星,接着在当年2 月又发现一颗北冕座R 型新变星,被命名为鹿豹座XX 星④。李珩于948—949 年在美国普林斯顿大学与著名天文学家史瓦西(M.Shwarzshild)合作,在英国《皇家天文学会月报》上发表《化学组成不均匀的红巨星模型》一文,被认为是恒星内部结构和演化研究领域中一项颇有成就的工作。此外程茂兰(905—978)和戴文赛于三四十年代分别在法国和英国对恒星或其他天体做过一些颇有价值的光谱研究或分光光度研究工作。
hig-SugYu,OtheotielousHydrogebsorptioiSpetraoflassStars,LiObservatoryBulleti,v.2,o.375,p.04(92).② LutzD.Shmadel,DitioaryofMiorlaetames,p.495,Spriger-Verleg(992).③ 见《中国现代科学家传记第四集》,科学出版社993 年版,第22 页。④ 见《中国现代科学家传记第二集》,科学出版社99 年版,第294 页。 LiHeadM.Shwarzshild,Red-giatmodelswithhemialihomo-geeities,M..V.09,p.3,(949).第五十七章气象学二十世纪二十至四十年代,世界气象观测网的主要特点是高空气象观测的兴起。能迅速测得气压、气温、湿度测值的无线电探空仪在三十年代逐渐投入业务使用,一些欧美国家在二战中已据此每日绘制高空天气图。随后雷达测风、测雨技术也开始推广。二十年代对中纬度主要天气系统(气旋)模式的研究取得突破。高空天气图出现后,四十年代发现大气长波和高空急流,大气运动的理论研究为天气预报提供了新的基础。已有50 多年历史的国际气象组织自三十年代起逐渐改变为政府间的组织,以适应日益增大的海运、农业、水利,特别是远程民间航空方面的服务要求。而我国在这一期间气象工作仍未得到应有的重视,仍在谋求改善地面气象观测网。在抗日战争中观测网受到严重摧残,但科学研究开始勉力进行,取得一些成绩。
第一节气象观测网建设和技术进步.中央研究院气象研究所成立并推动台站网建设。
928 年2 月中华民国大学院决定由中央研究院筹设气象研究所,929年 月成立,竺可桢博士任所长。
竺可桢(890—974),地理学家、气象学家、教育家,中国气象事业奠基人之一。浙江上虞人。98 年获美国哈佛大学博士学位。回国后历任武昌高等师范、东南大学教授,中央研究院气象研究所所长(928—94),浙江大学校长(93—949),中国科学院副院长(949—974),中国气象学会会长、理事长(930),对中国天气学、气候学、气候变化、地理学、自然资源考察等研究方面作出重大贡献。
929 年,研究所在南京北极阁钦天山观象台故址新建气象台开始地面气象观测,并在几年内配全新气象和地震仪器。先后开展全国最早的气球测风、日射、微尘和大气电观测。932 年开始地面观测。积极进行高空气象观测,929 至930 年,多次施放气球高空气象自记仪器进行气象观测,但未能回收。93 年3 月 日首次回收自记仪器,取得我国最早一批高空气压、温度、湿度记录,弥足珍贵。935 至93 年,研究所在南京、昆明和杭州由航空学校的飞机携带专用自记气象仪器进行高空气象观测,高度达4000 米。竺可桢对外国侵我主权,长期在我国设气象台站十分愤慨。他深知台站网是气象研究和服务的基础,早在92 年,就著文呼吁我国应多设气象台,并多次著文宣传气象对国民经济和国防的重要。928 年提出《全国设立气象测候所计划书》,但未得到国民党政府的重视。研究所并无统筹台站网建设的职责,但竺可桢克服种种困难,为此做了大量的工作,促进了929 至937年间的台站建设调查各省已有测候所情况;编印观测规程、规范和整套技术指导书刊;代购国内外仪器;办观测员训练班;三次召开多部门联席会议,讨论统一技术规定;促进、协助各省部门建设台站。
研究所还自筹经费,在930 至942 年间设立了30 个直属测候所,并且着重于两部一直空白的地区。除北平和上海外,其中还有为参加国际极年科学活动而设的峨嵋山、泰山、拉萨测候所;在西北、西南空白区设立的有酒泉、西宁、同心城、中宁、都兰、安西测候所;与民航部合作而设的有包头、郑州、宁夏、贵阳测候所;受水利部门资助而设立的有武汉、西安、南郑、榆林、华山、商县、松潘、灌县、广元、大理、保山、昌都、北碚、缙云山测候所等。942 年将尚存的7 个测候所交给新成立的中央气象局。930 年,研究所开始绘制天气图、发布天气预报和台风警报,从此改变了上海法国教会徐家汇观象台把持我国天气预报的局面。研究所还曾致力扩充国内气象电报,设立电台抄收东亚、东南亚各国气象电报并广播国内气象电报和预报、警报,并与交通部商榷由上海国际无线电台和五处海岸电台广播台风消息和警报。至93 年,天气图上国内气象电报已达90 余处。
气象资料的收集、整编工作是气候研究的基础。研究所定期出版了928至937 年 月的《气象月刊》和《气象年报》,载有全国台站的逐日气象统计(徐家汇观象台月刊只有月值)。整编出版各地历年温度、降水量资料。93 年,竺可桢任浙大校长后,先后由吕炯(93 年0 月—943 年3月)和赵九章(944 年5 月—94 年)任代理所长,94 年赵九章任所长。937 年日军入侵,研究所于 月迁重庆北碚。
2.国民党政府中央气象局。
94 年0 月,国民党政府在重庆成立中央气象局,隶属行政院,后改属教育部(945 年7 月),又改属交通部(947 年2 月)。局长为黄厦千博士,原中央大学教授。943 年4 月由吕炯接替。气象局于942 年接办气象研究所的直属气象站,94—944 年新设20 个站。抗战胜利,气象局迁到南京后,发展很小。947 年 月,接办原属国防部气象总站(上海)和40个站。947 年有直属站03 个。
太平洋战争爆发后,国防部第二厅、国民党空军和中国航空公司都发展有无线电通信的气象测报网和天气预报工作。
943—945 年,只有两部8 个测候所,每日加密向重庆发气象电报,且无国外气象电报,实际已不能进行天气预报。94 年迁南京后,仍由电报局收集测候所的气象电报和空军各地的气象电报广播,947 年下半年增由上海民航电台转来35 个站电报,天气预报条件有所改善。所属上海、北京、广州、武汉气象台和定海测候所也进行天气预报。
94 年接收上海原法租界外滩信号台,改设上海气象台。原国防部第二厅上海气象总站并入上海气象台。上海气象台有本地天气预报、海区天气预报和台风警报(由海岸电台广播)、港埠天气信号,向各轮船公司发预报和天气图。在龙华机场设有气象组独立绘图和发布航站、航路预报,配合民航航路管制和机场业务。
949 年2 月中央气象局迁广州,旋即迁台湾。
3.省级测候所。
由于局势开始相对稳定,加上气象研究所的推动和协助,三十年代有2个省在省政府或建设、农林、水利厅下设了省级气象部门并布设少数测候所;四十年代又增加两个省。但937 年起,凡日军入侵所至完全停办。在后方的四川、贵州、福建测站有所增加。在抗日胜利后至解放前的几年中恢复不多。陈一得(88—958),云南盐津人,师范理科毕业,研究气象、天文、地震。927 年7 月在昆明自设一得测候所,是这时唯一的个人所设的测候所。至93 年 月,省教育厅在昆明太华山设省立气象测候所,委陈一得为所长。4.海关气象观测网。
54 个海关测候所是最大的观测网。三十年代又新设3 个,在这57 个站中,仍只有一个岛屿、7 个沿海港埠、7 个内地所向徐家汇(93 年起向气象研究所)发气象电报。日军侵入后,除重庆测候所外,其余都在937—944年期间先后停止工作。
5.青岛观象台。
第一次世界大战结束,922 年底,北洋政府收回胶州湾租界。924 年收回青岛测候所,蒋丙然出任所长,不久改称观象台,有气象、天文、地磁观测。928 年开拓海洋学观测研究工作。932 年得到许多部门的资助,建成青岛水族馆。938 年 月,青岛观象台再度被日本占领。945 年日本投降,观象台恢复工作。
.民用航空气象工作。
中国航空公司在930 至943 年间气象工作由其通信部门兼办。937 年前有2 个航站报告天气。七七事变后航线减少。太平洋战争爆发后,航运增多,开辟了昆明、重庆至印度的航线,设专职气象员,承担物资航运保障,气象台站有0 处。抗战胜利后,国内航线增至20 多条,国外航线增至8 条,业务量大增。上海龙华机场增设机场气象台站8 处。
7.高空气象观测。
第二次世界大战期间,一些欧美国家布设气球携带无线电气象仪器的高空气象观测站。战后进入高空气象观测的新时期。高空气象观测网的建立和日高空气象图的绘制使天气学、气候学研究和天气预报业务获得很大的进步。
中国在这个时期,先后有2 个地点用经纬仪跟踪小气球移动的高空风观测。但入云后便无观测,因此这对机场业务有用而对天气预报帮助有限。944—947 年间,驻华美军曾用当时最先进的仪器在我国设0 个无线电探空和测风站,供中美空军混合团指挥作战之用。所取得的记录成为我国天气学研究的重要资料。
8.高等教育与学会。
气象学高等教育自930 年开始,中央大学(南京)设地理学系气象组,933 年清华大学地学系设气象组,938 年浙江大学史地系设气象组。944年中央大学成立气象系。94 年清华大学成立气象系。
中国气象学会924 年0 月成立于青岛,为我国最早成立的十多个自然科学专门学会之一,宗旨是“谋气象学术进步与测候事业的发展”。首届会长为蒋丙然,高恩洪、张謇、高鲁为名誉会长。929 年起,会务中心转移到南京。至948 年时,已举行年会5 次。930 年起,会长为竺可桢。学术刊物有《会刊》(925—932),《气象杂志》月刊(935 年7 月—937年7 月),《气象学报》(94—944)。
第二节外国人所设的气象台站.徐家汇观象台。
920 年,徐家汇观象台除继续原有业务外,开始注意航空需要,由云的移动推算高空风,93 年 月开始气球测风观测。907—944 年,在我国首先进行高空臭氧观测。日军侵入后,工作缩小,但观测工作未停止。950 年2 月,徐家汇观象台由军委气象局和中国科学院接管。徐家汇观象台地面气象观测连续78 年,是我国境内最长最完整的。
2.外国人在内蒙新疆的考察。
92 年冬,瑞典地理学家斯文赫定(SveHedi)受德国委托,与北京大学等单位组成中德西北科学考察团,于927 年5 月出发。气象考察由德国气象学家赫德(W.Haude)主持。9 月28 日,考察团到额济纳河,沿途进行地面观测和测风气球观测。927 年5 至7 月在百灵庙附近的呼加图沟,9 月在额济纳河畔的忽图尔(928 年冬止)设站定点观测。93 年5 月,赫德为勘察中德航空路线,再度来华,带来风筝高空气象探测设备,在义肯公(93年5—9 月)和现内蒙海流图和额济纳旗附近的巴音托来(93 年9 月至932年3 月),进行了地面气象观测和23 次风筝探测。后来设备由气象研究所购得,自932 年9 月至933 年5 月,在北京清华大学探测4 次。
3.日本在中国设立的观象台和测候所。
日本侵占东北后,于933 年设伪满中央观象台于长春,恢复中东铁路7个测候所,并陆续新建27 个测候所及简易测候所百余处,地区延扩至热河和绥远。工作人员大部分为日本人。大连和旅顺测候所直属日军部。
七七事变后,华北各气象台站首先停顿。940 年北平成立为华北国立现象台。939 年日军在华北设了8 个测候所,940 至944 年又增设2 处,包括山东、河南和江苏少数地方。南方在抗日战争期间,测站都停办。只汪伪水利部门于南京、杭州、怀广、蚌埠在940 至943 年曾有气象观测。932 至937 年间,日本在台湾增设测候所5 处,简易测候所23 处。938—945 年增设测候所4 处。大部分测候所一直维持到945 年。战后由国民党政府接收。
第三节延安的气象事业在中国**的领导下,陕甘宁边区抗日民主根据地早在939 年即在延安马家湾创办了最早的农业科学试验农场——光华农场,发展农牧业,增加供应。并设有气象组,进行地面气象观测。
抗日战争中,驻我国的美国空军迫切需要我敌后根据地的气象情报,944年7 月美军观察员被派到延安,并在延安建起气象台。气象台于944 年9月开始多种观测地面气象、气球测风、高空无线电探空,设备是当时最先进的。航空气象服务十分繁忙,曾为**赴重庆谈判和很多次其他领导的飞行作出贡献。94 年4 月观测组离去。945 年9 月八路军总部成立第一个气象台——延安气象台,张乃召(92—979)为领导人。气象台人员人,有邹竟蒙、曾宪波等。
为支持美军对日军的轰炸机飞行,945 至94 年,设立了清丰和太行军区观测站。945 至94 年,为保证美军飞机来往延安,在陕甘宁边区设定边、米脂、庆阳观测站。
947 年3 月4 日气象台撤离延安后,组成军委三局气象队,先后在山西临县三交镇王家沟、河北平山县王家沟进行观测。解放战争节节胜利,许多同志投入接收台站工作,后来成为新中国许多气象部门的领导人。
为建立人民空军作准备,**东北局和东北民主联军总部于94 年3月在通化成立航空学校,成立气象台,进行地面、高空风观测和气象预报。948 年0 月在牡丹江航校办气象训练班。949 年 月组建了沈阳、齐齐哈尔、牡丹江、长春、公主岭机场气象台,0 月起进行天气预报。2 月在哈尔滨、长春、锦州、沈阳、济南、北京、牡丹江成立航校,都建立了气象台。7月建立西安等5 个机场气象台。不久接管了国民党上海、南京、杭州气象台。第四节科学研究成就这一时期我国开始进行气象科学研究,并取得很多成果。科研工作主要是在竺可桢、涂长望、赵九章的领导下进行的。在最后的0 年中,由于国内气象资料的积累、科研队伍的扩大和战时开始取得的高空气象资料,进一步获得一批重要成果。下面列出主要成果的内容,括号内为主要研究人。
()气候资料的整编和主要气候要素的分布图(竺可桢、张宝坤、吕炯、涂长望)。
(2)气候成因研究地面、高空基本气流及其季月变化(竺可桢、陶诗言、高由禧、刘匡南);气团性质和分类(赵九章、涂长望、张丙辰);季风的形成和活动及其对农业的影响(竺可桢、涂长望、黄仕松)。
(3)中国气候区划(竺可桢、涂长望、卢鉴、张宝坤)。
(4)历史时期中国气候的变迁(竺可桢、郑子政)。
(5)天气学研究气旋路径分类(蒋丙然,沈孝煌);气旋与锋(么振声、卢鉴、涂长望、张丙辰);寒潮活动(李宪之、卢鉴);台风(竺可桢、李宪之)。
()中国天气与大气环流和大气振动的关系(涂长望)。
(7)大气环流理论(赵九章、叶笃正、朱岗昆)。
这30 年中,在气象研究所的努力推动和协助下,一些省份农业、水利部门开始重视气象科学研究,地面气象观测网的建设有了进展,到937 年达到一定规模,但在日军入侵时,东部除福建外,台站多随之消失。但西南和西北有所增加。下表列出937 年和945 年存在的各级测候所数目统计。由于资料不足,表中没有包括军事和民航部门的台站。4 级所属每天只观测—2次,观测项目少的简易所,大多不能维持长久,作用有限。
937 年和945 年各级测候所统计937 年945 年台站等级 2 3 4 总计 2 3 4 总计本国设2 00 89 33 37 3 94 7 7 39外国设4 9 4 37 74 3 0 25总计 9 203 373 7 2 05 77 8 4这30 年中,国民党政府始终没有建成一个分布全国的、稳定的、有基本观测、通讯和质量控制的气象观测网,未能形成全国性的天气预报工作。受气象观测网不完备和落后的限制,这时期取得的科研成果,对中国这样一个广大而地形复杂的国家的气候和气候区域只能说有了个轮廓的了解,对气候与农业的关系缺乏研究,对天气学的众多方面也只是有了初步的认识。 本章涉及的有些年月和机构等,因记忆和资料所限,可能不够准确,尚待进一步考订。第五十八章物理学9 年辛亥革命推翻了清皇朝的统治,99 年的五四运动又吹响了反帝反封建的号角。然而,在中国实现科学和民主的任务还很艰巨,国内政治和国际形势始终严重制约着科学技术以及文化教育等事业的发展。尽管如此,二十世纪上半叶是我国近代科学技术奠基和初步发展的时期,也是近代物理学在我国生根发芽和成长壮大的时期。
第一节物理学教育.大学物理学系的设立。
二十世纪一二十年代,我国许多大学相继设立了物理学系(或数理系、理化系),如金陵大学(92)、北京大学(98)、大同大学(99)、南开大学(99)、东南大学(92)、北平师范大学(922)、厦门大学(923)、中山大学(924)、清华大学(92)、燕京大学(92)、浙江大学(928)、武汉大学(928)、交通大学(930),等等。到三十年代中期,我国设有物理系(或数理系、理化系)的大学已超过30 所。随着在国内和国外物理学专业的大学毕业生的日益增多,特别是随着出国深造获得硕士和博士学位的毕业研究生的陆续归国,大学的师资力量得到加强,物理学高等教育已在我国具有一定的规模。
大学物理学教学在二三十年代有了明显的改进。以清华大学为例,该校于929 年成立理学院,以实验科学为主要发展方向,这在当时国内实验科学尚不发达的状况下,是比较新颖和独特的。930 年该校物理系开始招收研究生。三十年代初该校物理系开设的理论和实验课程共37 门,其中必修课门,选修课2 门,有的课程还反映了当时物理学的最新发展。该系建有普通物理、热学、光学、电学和近代物理五个实验室以及金木工厂,设备先进,仪器一流。图书方面,物理学各科的重要书籍、世界著名物理学家的文集以及900 年以后的各种重要期刊,均多齐备。系里经常组织学术讨论会,报告研究成果、评介新成就与新发展,学术风气浓厚。其他各大学对科系的建设也都颇为重视。总之,二十世纪上半叶,我国各大学的物理系都力图给学生以经典物理和近代物理在理论和实验两方面的广泛教育。
2.留学人员及其归国后的教学等工作。
早年赴国外留学深造的人员,大多学成之后立即归国,献身于物理学的教学和研究,但由于受到国内种种条件的限制,继续进行研究工作困难很多,所以大部分人都是主要从事教学工作,培养物理学专业人才。因此,他们既是物理学家,更是物理学教育的专家。
这一时期,许多大学里都有我国物理学界的一些老前辈执掌教学,如颜任光、丁燮林、李书华、王守竞、饶毓泰先后主持北京大学物理系;叶企孙、吴有训主持清华大学物理系;谢玉铭主持燕京大学物理系;胡刚复主持东南大学物理系;等等。各校均聘请知名教授任教,如三十年代初,清华大学物理系有叶企孙、吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧等五位教授,真可谓人才济济。这些曾经留学欧美的著名学者,在各校建立实验室,开设反映最新成就的课程,进行理论与实验并重的物理学教学。他们的出色工作,使这些大学的物理系享有盛名。
物理学教学所必需的实验仪器,在我国也经历了从无到有的过程。在这方面,留学人员亦作出了很大贡献。925 年,颜任光和丁佐成创办上海大华科学仪器公司,该公司有实验室,修理和制造各种实验仪器。这是我国第一个现代科学仪器工厂,从此我国有了自己生产的物理仪器。929 年,中国科学社在上海设立中国科学图书仪器公司,也进行仪器制造,在抗日战争结束后逐渐有所发展。此外,中央研究院物理研究所和北平研究院物理学研究所也有制造。
3.教材、译著与专著。
二十世纪上半叶,我国物理学家们根据自己在多年教学工作中的经验,编写了许多教材。其中供中学物理学教学用的有丁燮林和王书庄的《初中物理实验》(930)、《高中物理实验》(930);倪尚达的《高中物理学》(933);戴运轨的《开明物理教本》(93)、《高中物理学实验教程》(933)、《正中高中物理》(938)、《初中物理》(949);方嗣欔的《物理实验》(932)、《初中物理学》(934);严济慈的《高中物理学》(948)、《初中物理学》(949);等等。这些教材在三四十年代相当流行,很受欢迎,有的曾多次再版。它们对于提高中学物理学教学的质量起了很大作用。
我国物理学家们从二十年代起,就编写供大学物理学教学用的中文教科书,从而改变了在我国大学里曾经一度使用英文教科书的局面。比较有影响的,如李书华的《北京大学物理实验讲义》(924);叶企孙和郑衍芬的《初等物理实验》(929);倪尚达的《无线电学》(929);萨本栋的《普通物理学》(933)、《普通物理实验》(935);戴运轨的《大学普通物理学》(94);严济慈的《普通物理学》(947),等等。
为传播科学知识,提高学术水平,我国学者翻译了许多物理学书籍,包括学术专著、通俗读物、教科书等。据统计,9 至93 年的25 年间,我国译刊科学书籍495 种,其中物理学书籍52 种,占0.5%。在这些物理学书籍之中,有相当数量的书,其著者是著名物理学家,如牛顿、法拉第、迈克尔逊、普朗克、密立根、爱因斯坦、布拉格,以及罗素、石原纯等。而在译者之中,也有为数不少的人是我国著名学者、科学家或翻译家,如何育杰、夏元瑮、文元模、周昌寿、张贻惠、杨肇燫、郑贞文、张钰哲、任鸿隽、郑太朴等。这些译著,不仅包括许多颇负盛名的教材,而且还有不少学术专著,如《相对论浅释》(922)、《最近物理学概观》(922)、《物质与量子》(93),等等,其原著就很有名,译书也很有影响。抗日战争期间,物理学家们在生活和工作都十分困难的情况下,仍坚持翻译世界著名科学著作,为日后国家复兴和科学进步作准备。如严济慈和李晓昉合译的《理论力学纲要》(938);王普译的《原子物理学入门》(945)、《核子物理学入门》(94);陆学善译的《力学概论》(949)、《柔体力学》(949);许国保译的《热学与声学》(950);杨肇燫译的《电学理论》和《电学原理》(95 年再版)等等。
我国物理学家在多年教学与研究的基础上,也撰写了不少专著。如谢玉铭和.H.orbett(郭察理)的《物理学原理及其应用》(英文本,924;中译本,928)、《物理学实验》(英文本,924);倪尚达的《无线电学》(929);吴大猷的《多原子分子的振动光谱及其结构》(英文本,939);萨本栋的《并矢电路分析》(英文本,939)、《交流电机基础》(英文本,94)、《交流电路》(948)、《交流电机》(949);黄昆和玻恩(M.Bor)的《晶格动力学》(954);等等。这些专著颇负声誉,在国内甚至国外都有相当的影响,被用作教本或被视为经典之作。
4.人材培养。
我国物理学教育在二十年代和三十年代的前半期得到了较大的发展,培 参阅周昌寿《译刊科学书籍考略》,载《张菊生先生七十岁生日纪念论文集》,商务印书馆937 年版。实际上,按周昌寿所列的书目,其中物理学书籍近0 种,约占2%。
养了许多物理学的专业人才。然而总的说来,二十世纪上半叶,我国缺乏安定的政治和社会环境。尤其在抗日战争期间,学校被迫内迁,仪器设备和图书资料大量散失,师生备尝颠沛流离之苦。当时,北京大学、清华大学和南开大学迁到昆明,组成西南联合大学;中央大学和交通大学迁到重庆;浙江大学迁到贵州湄潭。在学习、工作和生活都极其困难的条件下,师生们坚持教学和开展学术活动,在此期间培养出的学生中后来多人成为著名的物理学家,如杨振宁、李政道、林家翘、黄昆、朱光亚等等。
二十世纪上半叶,我国老一辈的物理学家献身教育与研究事业,为国家培养年轻人才。像胡刚复曾先后在 所高等院校筹建物理系或理学院或在其中任教。清华、燕京和北京三所大学的物理系,培养了一批又一批学生,其中许多人后来成为优秀的物理学家。学有师承,后继有人,保证了中国物理学事业的不断发展。
第二节物理学研究.物理学研究的主要成就。
我国二十世纪上半叶的物理学研究,绝大部分是在国外进行和完成的。
这种状况的形成,不仅是因为国内缺乏和平稳定的政治社会环境,缺乏必要的研究经费,而且也是由于国内缺少实验研究所必需的仪器设备,缺少理论研究所必需的资料信息。我国国内的物理学研究,从二十年代后期才逐渐开展起来。
然而,无论在国外抑或在国内,我国物理学工作者奋发努力,在纯粹物理学和应用物理学的各个领域,都取得了相当的成就。其中,许多成为我国物理学某领域或某分支学科的开创性或奠基性的工作,有些还在国际物理学界产生过较大影响。
下面仅列举若干人物与事项,以简要说明之。二十年代初,叶企孙用X射线法精确测定的普朗克常数值,曾一度为国际物理学界所采用,他也是我国最早开始近代磁学研究的物理学家;饶毓泰研究原子和分子光谱得到重要成果;严济慈在光谱学等方面做了许多研究;吴有训从实验上全面验证了康普顿效应,并开创了我国国内的X 射线研究;王守竞把新诞生的量子力学成功地应用于原子分子的研究,其成果受到国际物理学界的重视;施汝为在我国国内最早开始近代磁学的研究;萨本栋在研究交流电机和电路理论方面颇有建树;赵忠尧在930 年最早观察到正负电子对的产生和湮没;张文裕发现μ介子和多种放射性同位素;吴大猷在原子和分子物理以及光谱学等领域的研究成绩卓著;谢玉铭三十年代关于氢原子光谱的研究,事实上发现了在四十年代后期才得到肯定的“兰姆移位”;王竹溪在热力学和统计物理学方面有出色的成就;王淦昌在四十年代初就提出了探测中微子的建议;周培源深入研究广义相对论引力论和宇宙论以及流体力学湍流理论;钱三强和何泽慧关于核裂变的研究,尤其发现了铀的三分裂和四分裂现象,为国际物理学界所公认;陆学善、余瑞璜、钱临照等分别在应用X 射线多晶粉末法研究晶体结构和合金相图、X 射线晶体分析Fourier 新综合法研究、金属晶体的范性形变和晶体缺陷研究等方面作出了出色成绩;葛庭燧在金属物理方面有许多为国际公认的首创性研究;汪德昭、马大猷分别在超声和声纳的研究、房间声学简正波理论研究方面有独创性的成果;王大珩研制光学玻璃和光学仪器贡献很大;钱伟长创立了以三维弹性理论和张量分析法研究弹性板壳的统一的内禀理论;钱学森、郭永怀等在高超声速流,亚声速和超声速混合流动问题研究方面作出了杰出贡献,为空气动力学的发展奠定了重要的理论基础;彭桓武在理论物理研究方面贡献卓著;黄昆在固体物理学领域,特别是晶格动力学方面进行了开拓性工作,等等。
大体上说,我国物理学工作者在抗战之前,较多从事实验研究,尤其是在光谱学方面;抗战期间,则大部分从事理论研究,其次是应用光学研究;抗战之后,也较多从事原子核物理学研究。总之,物理学研究比较偏重于理论研究。
2.专业研究机构的情况。
我国专业性质的物理学研究机构在二十年代后期逐渐建立,其中最重要的有国立中央研究院物理研究所、国立北平研究院物理学研究所和镭学研究所。
928 年 月,国家最高学术研究机关——国立中央研究院正式宣告成立。在此之前,3 月在上海成立了国立中央研究院理化实业研究所,该所下设物理、化学和工程三个组。7 月,三个组独立为三个研究所,国立中央研究院物理研究所遂告成立,由丁燮林任所长。研究所先后建立起南京紫金山地磁台,物性、X 射线、光谱、无线电、标准检验、磁学等实验室,以及金木工场。研究所除开展各项研究外,还制造理化仪器,供全国中学和大学及研究机关之用。仅中学仪器一项,至少制成两千六七百套,为促进我国物理科学的发展作出了贡献。937 年抗日战争爆发,物理所内迁,始迁昆明,继迁桂林,再迁至重庆北碚。抗战胜利后,物理所于94 年复迁至上海。同年丁燮林辞职,由中央研究院总干事萨本栋兼任所长。94 年冬议迁南京九华山麓,并将地磁部分并归中央研究院气象研究所。947 年秋,吴有训受聘任所长。同年冬,在南京建成实验大楼,图书仪器遂次第运宁,至948 年3月全部迁竣。新建的实验大楼有图书室、原子核学实验室、金属学实验室、无线电实验室、光谱学实验室、恒温室、以及金工场等。与此同时,二十年间,物理所的研究队伍也有很大发展。928 年仅有专任研究员4 人,助理员4 人;948 年已有专任研究员7 人,兼任研究员2 人,专任副研究员3 人,助理研究员2 人,助理员5 人。
929 年9 月,我国另一综合性的科学研究机构——国立北平研究院成立。该院初期设理化等各部,理化部长由副院长李书华兼任。同年 月物理学研究所成立,属理化部,李书华兼主任。930 年,严济慈被聘为物理学所主任。932 年,北平研究院与中法大学合作创办镭学研究所,亦属理化部,又聘严济慈兼镭学所主任。935 年,该院取消理化等各部,直接设研究所,并改主任为所长。严济慈为物理学研究所所长,并兼镭学研究所所长。同年,镭学所迁往上海。抗日战争爆发后,物理学所内迁昆明。抗战胜利后,物理学所迁回北平。948 年,镭学所改组,分为结晶学研究室(上海)和原子学研究所(北平),前者由陆学善主持,后者由钱三强任所长。物理学研究所设有研究室、实验室、图书室、金工场、光学工场等机构。研究工作主要有光谱学、水晶构造、压电现象、照相片之感光性、地球物理等几个方面。抗战期间,该所主要进行应用光学和应用地球物理方面的工作。为适应战时需要,曾制造最高放大倍数为400 倍的显微镜500 余架,供教学、医疗和工业所需;磨制测量仪器(如经纬仪、水准仪等)的光学玻璃部件300 余套,供道路和水利测量所需;制造水晶片振荡器000 余具,供后方无线电台及盟军无线电收发报机用;另外,还在云南及贵州进行物理探矿0 余处。镭学研究所设有放射学、X 光、光谱学等研究室及化学实验室,主要进行放射性元素研究和X 光研究。抗战期间,该所力图利用固有设备从事理论与实用问题之探讨,研究范围属于放射学、结晶学和光学方面;另外曾制紫外光灯十数具,以应军令部及当地医院之需求。934 年,物理学研究所与镭学研究所共有专任研究员2 人,兼任研究员3 人,助理员9 人。948 年,物理学研究所有专任研究员7 人,镭学研究所有专任研究员4 人。
继中央研究院和北平研究院建立研究所之后,932 年5 月,军政部兵工署理化研究所成立,其中物理部分设金属、弹道、光学、材料、电学共五个试验室。研究问题包括特种合金钢的物理性质及其金属组织,钢的热处理与其物理性质及金属组织的关系,各种棱镜的制造,军用通信设备,光感器,无线电遥控器,等等。此外,在昆明和贵阳的兵工署所属工厂,由龚祖同主持设计研制多种军用光学仪器,供抗日前线将士使用。
3.大学研究机构的情况。
二十年代末,国家批准有条件的大学设立研究部,在教学的同时开展科学研究。清华大学于929 年成立理学院,第二年该校物理系开始招收研究生。此后,物理系着重发展研究部。在短期内建立起了X 射线、无线电、光学、磁学等研究室。用于研究的设备和仪器有X 射线设备、γ射线设备、大型电磁铁、石英摄谱仪、示波器、无线电发射与接收设备等。除清华大学外,陆续设立物理学研究部的大学还有燕京大学、北京大学、中山大学、浙江大学等等。
抗日战争期间,由清华大学、北京大学和南开大学组成的西南联合大学仍设有研究院,继续开展科研工作。939 年,清华大学成立了无线电、金属、航空、农业和国情普查等五个特种研究所,进行了一些直接为政府军事需要服务的科学研究。叶企孙任特种研究所委员会主任委员。吴有训为金属研究所所长,任之恭为无线电研究所所长,庄前鼎为航空研究所所长,这三个研究所的工作都与物理学关系密切。
4.研究刊物及论文情况。
我国最早的物理学论文很可能就是李复几的博士学位论文《关于.Leard 的碱金属光谱理论的分光镜实验研究》(907)。至二十年代末期,我国学者在国外刊物上发表的论文全部都是他们在国外进行研究的工作成果。大约930 年左右,我国学者在国内进行研究的工作成果开始见诸于国外刊物。吴有训的论文《单原子气体所散射之X 射线》,就是他在清华大学进行的工作,于930 年发表在英国的《自然》(ature)周刊上,这是中国物理学家将其在国内的研究成果发表在国外刊物上的最早的论文之一。
据统计,二十世纪上半叶,我国物理学工作者在国内外发表的研究论文和科学报告总数将近000 篇。它们几乎全部都以外文(英文、法文、德文)发表。大量论文散见于欧洲各国和美国的各种学报或学术刊物,一部分发表在《中国物理学报》上,还有一些刊载于《国立中央研究院物理研究所集刊》、《(国立北平研究院)物理学研究所丛刊》(以上《集刊》和《丛刊》于抗战爆发即停刊)、《国立清华大学理科报告(甲种)》(该报告至950 年共出版五卷28 期),以及各大学的学报。
第三节中国物理学会.成立经过及组织机构。
中国物理学会成立于932 年,是我国物理学工作者的全国性的学术团体。