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中国现代电子学奠基人任之恭

2022-04-12 | 罗孟婷 王引 | 来源 公号“云南少数民族文化”2022-04-09 |

任之恭(1906-1995),山西省沁源县人,美籍华裔物理学家。曾先后在美国哈佛大学、山东大学、北京清华大学、西南联合大学、约翰·霍普金斯大学等担任教职并进行实验研究工作。

幸运与努力合体

1906年农历的中秋节这天,任之恭出生于山西省沁源县河西村的一个普通家庭,当时人们正在向月亮叩首。大人们认为这是大吉大利的征兆,不仅会给家庭带来好运,而且他个人日后也会非常幸运。相对于许多农民子弟因家庭贫困而不得不放弃学业的时候,任之恭的确非常幸运,有机会上了私塾。

从“四书”到“五经”,他认真背诵,吸取中华传统文化的甘露。11岁时,他成了沁源县小学一年级的学生,两年之后,在父亲的支持下,他跳级考入了山西省第一中学。如此,他更加发奋地学习,课余还向表兄弟学习英语,因为在他的心里,早已萌发了上清华的念头。

这是他下一步的目标,也是父亲对他的殷切期望。

1920年仲春,任之恭又向山西教育理事会注册了清华学校的入学考试,经过在省第一中学的一年的努力学习,任之恭的英语和其它功课都有了长足进步。另外因为前一年清华有几个山西学生因考试不及格退学了,这一年仅录取山西学生4名。

14岁的任之恭凭着自己的优秀成绩,顺利地通过考试,被北京清华学校录取了。当他在布告栏上看到自己的名字荣登红榜的时候,高兴得蹦了起来。他告别了山西,有生以来第一次乘上了去北京的火车。校园里大礼堂、体育馆、图书馆等宏伟建筑让这个从乡下来的孩子肃然起敬。

在清华,任之恭积极参加学生运动,1926318日,他参加了由李大钊等领导的北京上万学生的总罢课,抗议日本军舰对大沽口的炮击,并要求段祺瑞政府拒绝日、英、美等国提出的拆除大沽口国防设施的无理通牒。段祺瑞出兵镇压,这就是震撼全国的三一八惨案,惨案中任之恭的同学韦杰三英勇牺牲,任之恭终生难忘。

同时,他也接受了各种新思想、新文化,英国伟大思想家罗素、美国实用主义哲学创始人杜威、印度诗人泰戈尔等到清华的演讲,中国现代启蒙运动的先驱梁启超、国学大师王国维的演讲,对任之恭产生了巨大的影响。

办法总比困难多

义和团失败后,无能的清政府向八国联军赔偿了3亿美元的白银,也叫“庚子赔款”。1908年,美国在罗斯福的领导下将大部分赔款退还中国,退还的款项作为“美——中庚子赔款基金”,专用于派遣中国学生赴美接受高等教育。一年以后,作为执行这一协议的部分措施,在北京建起了清华学堂(1912年改清华学校,1928年更名为国立清华大学)。辛亥革命后,新政府允许庚子赔款基金专为赴美深造的学生提供8年的教育训练,清华毕业的学生可获得5年全额奖学金用于在美国大学的深造。

1926年,任之恭从清华毕业并作为奖学金获得者,去美国麻省理工学院继续深造。第一年,作为二年级学生,任之恭的大部分学习时间集中围绕直流、交流电路和机械。第二年,任之恭升到四年级,主要学习输电线路和做毕业论文。在那里他帮助证明了电离层的无线电波的折射。

1931年在哈佛大学获得物理学博士学位,作为讲师和研究助理在哈佛大学呆了两年多。

两年后,任之恭结束了留美生活,回到了祖国的怀抱。他先在山东大学工作一年,然后回母校清华大学担任物理学和电机工程教授,当时,占领了中国东北三省的日本军队,正虎视眈眈地窥视着华北;师生们对日本侵略者的野心感到愤怒,对当局的不抵抗主义感到失望和不满。北京城笼罩在阴霾之中,整个局面变得混乱不堪而十分严峻。

日本人全面侵华已不可避免,大家又不愿意当亡国奴任人随意宰割,那么应该怎么办呢?大家一致认为应该调整课程,根据国防需要,开设一些有利于抵抗侵略的应变课程。于是,由任之恭主持,开一门短期课程,讲授军事无线电工程,内容包括无线电收发报机的装配、天线、电力供给等,并进行收发报的实习。

193777日芦沟桥事变,日本帝国主义入侵华北,清华大学被迫南迁。在云南昆明,清华大学、北京大学和南开大学联合成立了国立西南联合大学,平时并不繁华的昆明,一时间变成难民的避难所和保存文化和精神财富的圣地。也成了战时被破坏而后又再生的教育和知识体系的摇篮。

当时条件极为艰苦,学校在开始时没有一间教室、一块黑板、没有必需的教科书、没有书写纸张,更没有实验设备,但西南联大在任何地点、任何时间都可能“上课”,野外的“防空壕”成为大家最常去的地方。没有设备,没有宿舍,没有书本,就在这种情况下,任之恭担任物理学和电机工程教授、清华大学无线电研究所所长。

在原始的艰苦环境中,任之恭和同事们克服重重困难,千方百计搞来一些设备,制作一些常规的或专门设计供实验室用的真空管,对具有各种参数的敷氧化物的发射体进行了全面研究。开展真空管的装配技术和半导体性能的理论研究,开展对无线电频波通过地球介质和电离层进行传播的理论和实验研究。培养了许多青年科学家和工程师。

我心依然是中国心

第二次世界大战结束后,他作为优秀人才被选派出国培训,于1946年回到哈佛大学,1950年到约翰斯·霍布金斯大学应用物理实验室从事微波波谱的研究。

40年代末期后的20多年中任之恭先生在微波波谱领域作出了许多先驱性的贡献。他利用电子自旋共振的方法研究了由于核磁矩与分子转动磁矩的藕合而产生的超精细结构。电子自旋共振是由氢原子中的一个电荷产生的,采用冷却的办法使其稳定,冷却的方法是把惰性气体充到一个棒中并冷却到4.2k,后来这种电子自旋共振的方法扩展到用于液氦温度时基块隔离下稳定性的自由基的研究。虽然研究者们还没有找到足够稳定的原子来生成实际可利用的火箭燃料,但是该项技术在基本研究方面仍然是极有价值的。氢原子微波量子放大器的研制者之一,诺尔曼(F.R.Norman)告诉任之恭,电子自旋共振可以应用到微波量子放大器方面,特别是它表明了原子超精细分裂时基块移位是很小的,当基块极化率增加时,它的变化是从正到负,这样就给我们提供了一个令人振奋的信息:用合适的壁包层就可以控制由原子与壁表层碰撞所引起的微波激射频率的位移。

1950年开始,他在霍普金斯大学应用物理实验室工作,先后担任微波物理学组组长和应用物理实验室中心副主席。1977年,他从该室退休。之后被聘为顾问,达10年之久。

出于狭隘的种族偏见和所谓的“国家利益”,美国联邦调查局、中央情报局和国家安全局一直对华裔科学家持怀疑或敌视态度,千方百计地进行监视、调查、骚扰,甚至罗织罪名横加迫害。任之恭博士就不止一次遭到这样的“待遇”。但由于他在美国特工面前,坚持正义,勇斗智斗,特工的阴谋终一次次以失败告终。

任之恭是一个卓有成效的物理学家,他热衷于中美科学技术交流和友好往来,并且深深地关注着中国的经济建设。

1972年中美上海公报发表不久,一个由12位来自美国各大学和研究机构的华裔教授和工程师(连同他们的家属)组成的代表团在任之恭、林家翘、戴松锋的领导下访问了中国。他们受到北京的主要科学家和工程师们异常热烈地欢迎,周恩来总理也接见了他们。自1972以来,他曾九次回国访问,在中国的几所大学就物理学中的一些课题作了多次演讲,引起听众很大兴趣,他同时是清华大学、中国科技大学等几所大学的名誉教授。

任之恭不但与中国老一代科学家有密切的联系,而且和新一代的中国科学家也有友好和经常的交往,他的艰苦奋斗精神和爱国精神将永远激励着年轻一代。



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