叶企孙(1898—1977年),上海市人,中国物理学界的一代宗师,首批中国科学院学部委员(院士)。1918年毕业于清华学校,1923年获美国哈佛大学物理学博士学位。从1925至1952年的近30年间,除短期外任中央研究院总干事外,一直在清华大学任教,是物理系的创系主任与理学院的首任院长。他数度代理主持清华大学校务,也曾主持西南联大校务,用冯友兰的话来说,在清华大学是仅次于梅贻琦的“第二把手”。他一生的心血、汗水、欢笑、梦想、奋斗、幸福都与清华大学物理系紧紧联系在一起。
一、选最好的人才做先生
1925年8月的一天,叶企孙匆匆辞别工作了一年多的国立东南大学,进入清华学校任教。这一天,不论是对叶企孙,还是对清华学校来说,都是一个新的开始。次年4月29日,28岁的叶企孙被推选为物理系主任。当时物理系共有12位成员,其中教授2人,一位为梅贻琦,另一位就是叶企孙。还有讲师1人、助教2人、技术员1人、工人6人。梅贻琦当时任清华学校的教务长,忙于校务,实际上全部教学工作都由叶企孙一人承担。年轻的他以一己之力撑起了物理系的初创岁月。
要办好大学,必须有好先生。叶企孙担任物理系主任后,立即动手挑选、延请人才。但好老师并不容易请到,直到1928年,他才聘请到第一位合适的教授——吴有训。吴有训到职后,叶企孙把他的工资定为物理系最高的月薪340元,比自己月薪还高40元。这在清华大学引起了轰动,也开了先例。1934年,叶企孙辞去物理系主任一职,推荐吴有训接任。3年后,他又辞去理学院院长,仍推荐吴有训继任。叶企孙的辞职,既不是能力欠缺,也不是众人反对,更不是年老昏聩。他辞职时,尚不满40岁,继任者吴有训比他还年长1岁。一定是谦谦君子之风让他在年富力强的好时候选择了辞职。
当时梅贻琦办公室有一位勤杂工阎裕昌。叶企孙发现他聪明好学,就用心培养他管理学生物理实验的仪器。王淦昌回忆,他1929年做毕业论文时,急需一个高压电发生器才能开始做实验研究,却苦于无处获得。正是阎裕昌找出一个废弃的起电机并改制成可用的高压电发生器,帮他化解了难题。叶企孙不许学生按照清华惯例称阎裕昌“听差”,而是尊称“阎先生”,对违反之人,都会严厉批评。当时,物理系都知有“阎先生”却不知道他的完整名字。
1931年8月,兼任理学院院长的叶企孙力排众议,录用有腿疾、只有初中文凭、在江苏金坛一个小商店打算盘的店员华罗庚进入清华大学数学系工作,并直言:“清华出了个华罗庚是好事,我们不要被资格所限制。”两年后,更破格提升华罗庚为助教,教大学微积分课程。1936年,叶企孙再次打破常规,派华罗庚到英国剑桥大学深造,使他有机会接触世界数学前沿。从此,华罗庚开始了全新的学术人生。40多年后,想起叶企孙的知遇提携之恩,已经享誉国际数学界的华罗庚依然止不住热泪盈眶、感慨万千。
对请来做先生的人,叶企孙都能知人善任。萨本栋是他聘请到的第二位教授,年轻有为,才华横溢。为保证他有充裕时间从事学术研究并写好《普通物理学》一书,叶企孙主动代他讲课。萨本栋果然不负众望,他写的《普通物理学》一书由商务印书馆1933年出版后,长期都是国内各大院校广泛使用的教材,在学术界声誉很高。叶企孙曾对学生说:“我教书不好,对不住你们。可是有一点对得住你们的就是,我请来教你们的先生个个都比我强。”他以礼让、真诚的魅力团结了一大批醉心学术、恪守初心的物理才俊,这些才俊在1929年致信清华大学校长罗家伦,集体声明:“本校物理系教授,自下学年起,概不在外兼课,专力于教授及研究。”短短几年,清华大学物理系已被叶企孙塑造成志同道合的科学研究和教育共同体,崭新的学术气象正在形成。
清华大学1932年度校务会议成员
二、为物理系立规矩
无规矩不成方圆。叶企孙在教育实践的探索过程中,为物理系定下三条重要规矩,这深刻影响着清华大学物理教育的成就与未来。
第一,“重质而不重量”。一是所开设课程的质量重于数量。物理系课程不多,都是精选的重点课,四年中一共学了“大学普通物理”“理论力学”“热学热力学”“电磁学”等12门专业课。每学期只有一两门主干课,讲授内容也不多。但每堂课一开始就公布指定自学材料的书名和章节,并能在图书馆随时借阅。二是教与学上高标准严要求。李政道的电磁学考试成绩是83分,周光召是当时物理系出名的优秀学生,平均成绩只有82.2,80多分的课占大多数,70多分的课也不鲜见,足见当时的教学要求非常高。三是限制招生人数,实行淘汰制。限定招生不超过14人,据物理系1936届毕业生王大珩回忆,“高于我班的学生,每班仅七八人,至我同班十人”。从1929年物理系第一届毕业生起,到1938年的10年间,共毕业69人,平均每年不足7人。物理系的高淘汰率绝非虚言。“淘汰制”不仅是筛选、淘汰,更有因材施教的意蕴。胡乔木原是物理系1930级的学生,后被转入历史专业,10多年后,他成长为杰出的马克思主义理论家,被誉为“中共中央一支笔”。1931年考入物理系的“状元”陈新民当年就被“淘汰”了——在叶企孙的建议下转入化学系,后来成就斐然。
第二,“只授学生以基本知识”。清华大学本科阶段的物理课程重视基础知识,大学一年级学习普通物理课;大学二年级:力学、电磁学;大学三年级:热学,物性论;大学四年级学习光学、电子学、无线电学、原子物理学。课程难度不仅不比当时其他大学物理系高,与当时国内多数物理系相比明显也要低不少。物理系本科学制四年,实行学分制,要求修满132学分才能毕业,比今天低得多。事实上,“只授学生以基本知识”还有更深刻的内涵,即注重培养学生自主学习和独立研究的能力。叶企孙讲授电磁学课程,所用教材是佩奇(Page)和阿达姆(Adam)合著的《电磁学》一书,内容比较简明扼要,也是国内院校较多采用的一本教材。多数情况下,他还会推荐两本参考书供有余力的学生课外自学。他讲授的“物性论”课程涉及范围极广,但每部分只介绍一两个典型实验,然后推荐相关名著供学生阅读。
第三,“理论与实验并重”。没有实验,就没有物理学,这是叶企孙的坚守。为消除学生只动脑不动手的弊病,在课程设置上,他要求除力学外,其他各门物理课程均同时设有实验课程,且学生选修实验课的学分不得少于理论课的二分之一。为了增强学生的实验能力,他甚至在清华大学专门开设高中物理实验班教那些中学没有进行过实验培训的学生,还编写《初等物理实验》供他们使用。考虑到实验仪器缺乏,叶企孙带领学生自己制造,在热力学课上,他就要求每位学生都要动手制作一个温度计。为提高本系工场的技能,他还特意为系里聘请了一位德国技师。到1931年,清华大学物理实验室已有仪器3000多种,短短几年就建成全国物理学科研和教学的中心。叶企孙最心爱的学生熊大缜就利用自己超强的动手能力,在校园内开了一家照相馆,因为技术出色,生意异常火爆。在大学四年级的时候,熊大缜还研制出一台红外照相机,在清华气象台拍摄的北京西山夜景十分清晰,是我国第一张红外照片。钱三强回忆,他们后来到了国外学习,实验能力丝毫不差于在一起工作的外国青年。多年以后,王大珩仍信心满满,“即使给我一堆废铜烂铁,我也能想方设法凑成一个像样的东西”。
三、慧眼识珠指明路
叶企孙是一位独具慧眼、能准确把握科学发展走向的学者和教育家。不论行政工作多么繁忙,他每学期都坚持讲一门专业物理课,多年来从不间断。他思维敏捷,上课不带讲稿,不照本宣科,虽有很重的上海口音而且口吃,却丝毫不影响他把基本概念讲得清晰易懂。他教授的内容虽深奥难懂,但讲课的逻辑性很强,层次分明,善于抓住重点,引人入胜。有时讲课中,他会站在窗前无言地思考一段时间,学生也都能鸦雀无声地等待着。他讲同一个课题,每年所举例子都不相同,甚至不同班次都不同。他总是在自己的讲义中随时补充进去最新的例子和最近的发展成果。据他的学生钱伟长观察,叶企孙在讲述早已熟知的热力学第一、第二定律时,所举例子是有关金属学的热力学性质,已属当时科技最前沿问题。
叶企孙的考试也与众不同,他常根据学生的不同情况给他们出不同的题目。有次考统计物理学,他给了王大珩一本德文版的统计物理学专著,让王大珩把这本书读完后,再根据书中的论点写出一篇有自己见解的文章。尽管王大珩只有一点点的德文基础,他仍然借助字典,极其艰难地把这本专著啃了下来。这次考试在极短时间内大大提高了王大珩的德文水平,为他进一步开展研究工作奠定基础。
20世纪30年代,叶企孙在清华园内的北院7号住宅前
叶企孙长期居住的清华大学北院7号是青年人的乐园。他终身未婚,谦和正派,虽不苟言笑,却乐于听他的学生侃侃而谈。在学生心中,他是他们的贴心人,是值得信赖、无话不谈的好朋友。在叶企孙的引导下,原本主修核物理方向的龚祖同转修应用光学,并进入柏林技术大学学习。抗日战争全面爆发后,为响应筹建军用光学仪器工厂的国家号召,他放弃即将到手的博士学位,毅然回国建立了我国第一个光学工厂,为抗日战场赶制出第一批军用双目望远镜。赵九章在叶企孙的指引下研究海洋动力和海浪,1935年入德国柏林大学攻读高空气象学博士。他将数学和物理理论及方法引入气象学研究,成为中国人造卫星事业的倡导者和奠基人。为了支持上海交通大学机械工程系铁路工程专业的钱学森赴美留学,叶企孙让留居清华补修一年的他住在自己家里,还引导他将专业转向航空航天,学习飞机制造,并推荐到好友、著名航天工程学家冯·卡门的门下攻读博士,为中国航天事业培养了领军帅才。
叶企孙爱才惜才,不拘常规。李政道是重要受益者之一。在西南联大,他发现从浙江大学转学而来的李政道理论高于实验,数理能力优于动手能力,特准许他免课,但强调实验绝不能缺课。在一次考试中,满分60分的理论成绩叶企孙给了58分,40分的实验成绩只给了25分。这样的成绩,让年轻的李政道牢记终生。事实上,以后也正是实验——吴健雄主持的实验证实了李政道和杨振宁提出的弱相互作用中宇称不守恒理论,二人得以摘取1957年的诺贝尔物理学奖,抵达物理科学的顶峰。1946年,物理系教授吴大猷负责推荐两名赴美留学生,叶企孙向他推荐了李政道。当时政府明文要求必须是“优秀研究生”才有资格享受此名额赴美深造。而此时的李政道,只是一名尚不满20岁的大学二年级学生,怎么能推荐去国外读研究生课程呢?这种推荐不仅需要勇气与胆略,更需要识珠慧眼。正是叶企孙的推荐促成了李政道顺利出国留学。事实证明,叶企孙并没有看走眼,11年后,李政道就在美国与杨振宁获得了诺贝尔奖。
叶企孙等在清华大学住宅(北院7号)前合影,时间约在1929—1930年间。(左起:陈岱孙、施嘉炀、金岳霖、萨本栋、萧蘧、叶企孙、萨本铁、周培源)
四、王者荣耀
1977年,当叶企孙离开这个世界时,留给家人的财产只有几件换洗的旧衣服、书刊、照片、日记和一些讲稿、证件,少得可怜,但留给中国、留给世界的财富则极为丰厚宝贵。
他的学生是他最大的财富,也是他最大的荣耀。
在1999年公布的中国23位“两弹一星功勋奖章”获得者中,王淦昌(1929届)、赵九章(1933届)、彭桓武(1935届)、钱三强(1936届)、王大珩(1936届)、陈芳允(1938届)、邓稼先(1945届)、朱光亚(1945届)、周光召(1951届)等9人是叶企孙在物理系的学生,另有一位王希季(1942届)虽是机械系的学生,但跟他上过物理学课程。这10位功勋人士都直接受业于叶企孙,特别是王淦昌,几乎所有物理课都由他亲自教授。于敏毕业于北京大学,程开甲毕业于浙江大学,二人并非清华大学的毕业生,但他们确是叶企孙的再传弟子——学生的学生。于敏1949年攻读研究生的指导教师是张宗燧和胡宁,他们分别是清华大学物理系1934届和1938届的毕业生。1941年,程开甲于浙江大学物理系毕业时的论文指导教师是王淦昌,留校工作后又做了王淦昌的助教,二人合作发表过五维场研究的学术论文。钱学森能成功赴美留学并改学航空航天与叶企孙关系密切。屠守锷1940年毕业于清华大学航空系,后赴美留学,1945年回国任西南联大航空系副教授。当时,叶企孙任清华特种研究所委员会主席,而航空研究所就是该委员会下属五个研究机构之一。从这一段并不复杂的学术谱系中不难看出叶企孙对中国“两弹一星”事业的巨大贡献。
不止“两弹一星”事业。据统计,截至1952年并入北京大学之前,在清华大学物理系就读或工作过的师生总计当选院士57名,其中教师12人,学生45人,大多数都与叶企孙的培养有关系。如果算上同期理学院的师生,这一数字显然又会增加许多。最早的两位诺贝尔奖获得者杨振宁、李政道也与叶企孙关系密切。1942年杨振宁考取了西南联大物理学部的研究生,师从叶企孙的学生——清华大学物理系1933届毕业生王竹溪。李政道能赴美留学,全赖叶企孙鼎力相助。曾参与美国“曼哈顿计划”的著名女物理学家吴健雄也与叶企孙有间接的师承关系。吴健雄1934年毕业于中央大学物理系,深受系主任施士元的关照,不仅指导她写论文,还时常给她讲居里夫人的逸事。到了白发苍苍时,尽管吴健雄已是世界级大物理学家,见到仅比自己年长4岁的施士元仍恭恭敬敬地称呼“先生”。施士元是清华大学物理系1929届毕业生,后去法国留学,曾在巴黎大学镭研究所跟随居里夫人从事多年研究工作,是她培养的唯一一位中国物理学博士。
1935年,清华大学物理系部分师生在大礼堂前合影,前排左起戴中扆、周培源、赵忠尧、叶企孙、萨本栋、任之恭、傅承义、王遵明
传奇仍在继续。美国国家科学院和美国工程科学院里不乏华裔院士,在这两个机构里最先当选的都是清华大学物理系曾经的学生。林家翘1962年当选为美国国家科学院院士,他是清华大学物理系1937届毕业生;戴振铎是第一位当选为美国工程科学院院士的华裔,他同样毕业于1937年。二人都与叶企孙相交多年,感情至深。1948年,美国人编撰了一本《百年来科学大事记》,入选其中的中国科学家仅有两位,一位是彭桓武,另一位是王淦昌。巧得很,他们还是清华大学物理系的毕业生,还是叶企孙的弟子。
一个人创造了一个学科的神话,也谱写了一个国家新的历史。
「本文刊于《文史天地》2023年第10期」
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