百年清华

○冯泽君

1989年9月15日，著名物理学家赵忠尧在北京正负电子对撞机、北京谱仪鉴定书上签字

1926年初夏，清华大学科学馆门口，一排左起郑衍棻、梅贻琦、叶企孙，二排左起施汝为、阎裕昌、王平安、赵忠尧、王霖泽

1957年赵忠尧先生（中）到苏联参观考察

中国原子能研究所所长钱三强(右一)和副所长赵忠尧(左一),会见诺贝尔物理奖得主丁肇中教授（右二）

1929年赵忠尧在美国加州理工大学留学时与导师合影。前排左四为爱因斯坦，左五为赵忠尧导师密立根，二排右二为赵忠尧

　　上世纪五十年代，我和赵忠尧先生都在北京中国科学院原子能研究所工作，我们都是浙江人：赵先生1925年毕业于南京前东南大学，1928年5月前东南大学改为中央大学；1949年4月23日，南京解放，同年8月8日，中央大学改称南京大学，我于1951年考入南京大学，因此我们是相隔30年的前后期校友。有此三同，我们在所里见面的机会就更多，几乎无话不谈。

　　（一）早早起来读书

　　1902年6月27日，赵忠尧先生诞生于浙江诸暨的一个小乡村里，母亲生他时已是46岁，老年得子，喜出望外，父母对他相当喜爱。但赵先生不但个子瘦小，身体不很健康。他门门功课都非常好，但体育分数老是红灯高悬。

　　与赵家比邻而居的是位老太太，她虽然养育过不少子女，但长大后个个都像离了窝的鸟，一去不复返，老太八十多岁，仍然像个孤老，不论刮风下雨，她总第一个起床出门去山坡上寻找枯枝落叶，扫回来当柴火。赵先生念书以后，这早起的冠军就被他取而代之。老太太早上起来，天刚蒙蒙亮，赵先生已站在天井旁边朗朗读书，所以老太太逢人便夸：赵家的儿子将来必定有大出息。

　　（二）从化学到物理

　　15岁时，赵先生进了诸暨县立中学，学习成绩优秀。中学毕业以后考取南京高等师范学堂数理化部。同年高师改为东南大学，开始分系，他选了化学系，因为学化学实验机会多；其次，化学系拥有一大批诸如孙洪芬、张子高等国内外知名的教授。在东南大学，他三年半就提前毕业。

　　这时他父亲去世，家中经济发生困难，于是他应湖州第三师范之聘成了该校的数理化三科的专任教员。但该校教师中新旧两派矛盾相当激烈，赵先生只教了半年，就被旧派挤走了。赵先生写信给当时任东南大学理学院的院长孙洪芬询问母校是否需要用人。孙洪芬知道赵忠尧物理学得很好，就回信告诉他物理系需要人，这样，赵忠尧就开始到物理系教书，成为刚从国外归来的叶企孙先生的助教，物理学就成为他的终生专业。

　　叶企孙先生后来为我国物理界的泰斗，他非常爱才，当过相当长时间的清华大学的理学院院长、校长和校务委员会主任，这是后话。叶先生对工作勤勤恳恳、踏踏实实的赵忠尧非常欣赏。1925年，清华筹办大学本科，请叶先生回母校任教，叶先生就把赵忠尧带到清华，清华物理实验室就是他们创办起来的。

　　（三）博士论文

　　1927年夏，赵忠尧出国留学，进了美国加州理工学院的研究部，导师就是该校的校长、诺贝尔物理奖得主密立根（R.A.Millikan）。密立根对国际物理学进展非常注意，给学生的研究题目都是国内外物理研究的前沿课题。密立根给赵忠尧研究的题目是利用干涉仪做一个光学实验，将一年中夏、冬两季拍摄到的片子取来测量分析，两年内取得成果。赵忠尧认为这样取得学位太容易了，学不到多少真实本领，于是要求导师换一个题目。按惯例，导师给什么题目就做什么题，不能讨价还价，同学们知道这种做法会得罪导师，都为他攥了一把汗。果然，密立根有点不高兴了。过了几天，他对赵忠尧说：“上次那个题目你认为太简单，好吧，现在给你换一个：‘硬r射线通过物质时的吸收系数’。”赵忠尧在国内做过简单的吸收实验，认为这个题目也不难，就随口答应了一声：“好，我考虑考虑。”其实赵忠尧的本意还想看看导师有没有更难的题目。密立根一听就光火了，就说：“这个题目很有意思，相当重要。我们看了你的成绩，觉得你做比较合适。你要是不做，告诉我就是了，不必再考虑。”赵忠尧连忙表示愿意接受这个题目。后来赵忠尧把博士论文提交给教授们讨论时，密立根还旧事重提翻出这个老账当笑话讲：“赵忠尧真不知天高地厚，那时我给他这个题目，他说还要考虑考虑。”教授们听了都哈哈大笑起来。由于赵忠尧论文的严密逻辑、细密的实验和分析结论，一致评它为优等，该论文刊登在1930年5月美国的“国家科学院院报”上。

　　（四）与诺奖失之交臂

　　近些年来，国际科学家相当重视“反质子”的研究。诺贝尔奖获得者、美籍华裔科学家丁肇中教授和一些国家的科学家都在为寻找反物质而呕心沥血。1998年6月3日，美国把“发现者”号航天飞船送上了太空，目的就是为寻找反物质做一些试探性工作：阿尔发磁谱仪（AMS）被装在“发现者”号太空飞船上，进行实验运行，以进一步做调整，然后放在国际太空站，做反物质探测。

　　然而赵忠尧先生早在1930年就开始研究反物质现象。他在博士论文的研究工作中，发现了硬r射线通过重物质时产生的反常吸收和特殊辐射。这事实上是正负电子对的产生和“湮灭”过程的最早实验证据。赵先生是利用自己亲手制造的仪器，用天然放射性的一种被称为“硬”r射线的高能量光子束，在重金属元素中观测到正物质和反物质成对地产生，造成了“反常吸收”现象。如果正物质和反物质互相碰撞，就会产生“湮灭”反应，两者迅速消失，变成了光子，这种光子与原先的“r射线”不同，它是一种没有方向的、被“软”化了的“r”射线。光子束的能量比原来小了，赵忠尧测出这种“软”r射线光子的质量恰好是电子的静止质量。赵先生的这些观测和定量的记录，是人类历史上第一次观测到了直接由反物质产生和“湮灭”所造成的现象。

　　这一发现是空前的，具有划时代的重大科学贡献。赵先生本应因他的重大发现在三十年代获得诺贝尔奖。

　　可是，赵先生没有像他后来的学生杨振宁和李政道那么幸运。杨振宁和李政道在1956年共同提出“弱相互作用中宇称不守恒”定律时，碰到了一位好“师姐”——南京前中央大学毕业、世界著名物理学家吴健雄教授，1957年，她设计了一个钴核子衰变实验，证实了杨振宁和李政道的“弱相互作用宇称不守恒”定律，从而杨振宁和李政道两人在1957年双双获得了诺贝尔物理奖。

　　赵忠尧的发现也有两位同道对此进行过验证，但遗憾的是他们没有做出与赵先生相同的结果。后来证明：一个做错了；一个设备灵敏度不够。赵先生的试验是正确的，可是，由于他们错误的结论，使诺贝尔奖与赵先生失之交臂。

　　两年之后，赵先生的同学安德逊（C.D.Aderson）在威尔逊云雾室中观测到正电子的足迹。为此，安德逊教授获得了诺贝尔物理奖。

　　事后，美国著名物理学家布莱克特（P.M.S.Blackett）教授指出：硬r射线的反常吸收是由于r射线和原子核发生作用而产生了一对“正-负”电子，而特殊辐射是正电子与负电子重新结合并转化为两个光子的“湮灭”辐射。这种机制被以后的许多实验所证实。所以赵先生实际上是最早观测到正负电子对产生的物理学家，又是最早观察到“正-负”电子“湮灭”现象的人。

　　半个世纪以后，杨振宁教授追溯本世纪二三十年代的科学研究时，对过去的文献进行了认真仔细的研究，写了一篇论文，论文中他对赵忠尧先生的发现还了历史本来的面目，高度赞扬了赵先生这一最早的科学发现。李政道教授在多种场合中，也论述了赵先生在三十年代这一划时代的重要发现。瑞典皇家科学院院士、前诺贝尔物理奖委员会主任爱克斯朋（GEkspons）教授在其著作中曾专门提到赵先生这一历史功绩，告诉人们这是一桩“很令人不安的、没法再弥补的疏漏”。他进一步明白地指出：赵忠尧先生观察到的没有方向性，实际上是由正负电子湮灭出来的，相对“软”的r射线的能量恰好是电子的静质量、是对正电子质量的最早的一次测量。凭这一成就，赵忠尧先生完全应该得到诺贝尔物理奖。

　　1979年，赵忠尧先生代表我国科学界前往德国出席物理学会议，并进行参观访问。诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授在汉堡向各国科学家介绍赵忠尧先生时说：“这位是物理学界前辈赵忠尧先生，他就是正负电子产生和湮灭过程的最早发现者，没有他的发现就没有现在的正负电子对撞机。”

　　我与赵先生在中国科学院原子能研究所共事多年，先生本应当是获得诺贝尔物理奖的第一位中国人。可是先生从不提及此事，先生的高风亮节，襟怀广阔，实在令人敬佩。

　　（五）参观美国首颗原子弹试验

　　1930年，他获得了博士学位，结束了加州理工学院的学业，前往德国哈罗大学物理研究所工作了一年。1931年秋，到英国剑桥大学卡文迪许实验室，与原子核大师卢瑟福（E.Rutherford）一起工作。赵先生热爱祖国，九一八事变消息传来，他放弃了和卢瑟福一起工作及参观英国另一些实验室的机会，在同年冬天就回国了。临走时卢瑟福语重心长地对赵忠尧说：“从前你们中国人在我们这里念书的很多，成绩都不错，但一回国就听不到声音了，希望你回国以后继续搞科研。”1931年底，赵先生回国任清华大学物理系教授，边教书、边用盖革计数器进行r射线、人工放射性和中子物理的研究工作，论文发表在中国的“物理导报”和英国的“自然”杂志上，卢瑟福在赵先生写的“硬r射线与原子核的相互作用”论文前加了按语：“这一结果提供了‘正-负’电子对产生的又一证据。”

　　1945年夏天，美国在太平洋的比基尼岛进行第一颗原子弹的试验，当时中国政府和中央研究院推荐赵忠尧作为中国科学家代表前往参观。中央研究院院长萨本栋要他在美国购买研究仪器。原子弹试验结束后，他去加州理工学院和麻省理工学院进行核物理和宇宙线等方面的研究，另一方面着手购买仪器。在这期间，赵忠尧在麻省理工学院物理系宇宙实验室进行“混合宇宙线簇射”等的研究，写了许多论文，如发表在美国“物理评论”上的“混合宇宙线簇射”等。实验室主任罗西（Γossi）对赵忠尧十分器重，建议他去看他们的卡罗拉高山宇宙线实验室，由学校支付一切费用。这时有人劝他珍惜这个机会，多做一些研究工作，不要把时间和精力花在出不了成果的加速器的加工上。但赵忠尧认为：个人在国外做出成绩只能给自己带来荣誉，他希望在国内建立实验室、培养更多的人才，个人做出些牺牲也是值得的。

　　1946年春，赵忠尧回到加州理工学院，在核物理实验室参加了美国原子能委员会和海军部联合支持的核物理科学研究，研究的论文是“质子轰击F19时所产生的低能α粒子的研究”。这是当时世界核反应研究的前沿课题，赵先生在美国科学界的知名度已相当高了。

　　（六）曲折的回国之路

　　1949年10月1日，新中国诞生了，赵先生开始做回国的准备工作，打算把加工好的静电加速器部件和几年来采购的核物理实验仪器运回新中国，但美国联邦调查局注意到这批器材，私下到运输公司开箱检查。赵忠尧特别惋惜的是麻省理工学院宇宙线实验室帮他焊接的八套电子线路给扣了四套，所幸其余大小三十箱器材没有被找到，后来安然运回祖国。

　　1950年3月，赵忠尧正式办理回国的手续，8月底，赵忠尧从美国洛杉矶登上了“威尔逊总统号”起程回国了，刚上船，美国联邦调查局的特务就跟着来了！经再三盘问，又将行李取上岸打开搜查，把所带的物理书和杂志以违反美国法为由全部被扣。9月12日，船经日本横滨，这时台湾当局驻日代表前来探监访问，表示十分关心，说赵先生如能改去台湾工作，台湾将十分欢迎，他们可以和美国进行疏通。赵先生一口回绝，坚持回新中国初衷，既不愿去台湾，更不会回美国。

　　中国科学家被美军扣留在日本的消息传出后，立刻在国内外引起强烈反响，世界科学组织对美国的行径也“深表遗憾”，迫于正义的力量，美国当局不得不于1950年10月28日将赵忠尧放出。11月28日，赵忠尧终于踏上祖国大陆的土地，立即投入核物理实验基地的筹建，并长期担任中国科学院原子能研究所的副所长,于1998年逝世，享年96岁，赵忠尧杰出的贡献，人类的文明历史将永远记载着他的功绩。

　　【作者简介】

　　冯泽君 1930年生，浙江义乌人。1955年南京大学毕业。曾任中国科学院原子能研究所、上海核工程研究设计院高级工程师，上海东南应用技术研究所副所长等职。自幼爱好写作，曾被上海市科普作家协会评为优秀科普作家。

转自 新民晚报 2011年10月16日