历史名人在西大 | 施汝为:中国现代磁学的开拓者

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历史名人在西大 | 施汝为:中国现代磁学的开拓者

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编者按

九十年来,广西大学栉风沐雨、筚路蓝缕,弦歌不辍,薪火相传,西大今日的办学成就建立在无数先贤呕心沥血砌就的基业之上。在我校建校90周年之际,特推出“历史名人在西大”系列推送,介绍不同时期对西大发展做出过突出贡献的代表性人物,展现了不同历史阶段的教育者为西大发展进步所作的艰难探索。

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施汝为:中国现代磁学的开拓者

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创建中国第—个磁学研究实验室

施汝为,1901年11月19日出生于江苏省崇明县(今属上海市)一个普通的村庄里,幼时的施汝为接受到良好的教育,在崇明县协兴镇三新小学开始启蒙学习,以后又转到崇明县北义乡小学。1920年暑假,施汝为考入南京高等师范学校,先学习机械工程,后转入数理化科,于1925年毕业于东南大学物理系。

真正引领施汝为走向磁学研究的,是他的老师叶企孙。从1924到1925年,施汝为一直跟着老师叶企孙学习。或许你对叶企孙不熟悉,但你一定听过这些名字:李政道、钱学森、钱三强、王淦昌、华罗庚……叶企孙就是他们的老师。他是清华物理院的创建人,培养了新中国七十九位院士,其中两位诺贝尔奖得主。1925年5月,清华学校(现清华大学)大学部正式成立并开始招生。8月,叶企孙应聘清华学校物理科副教授,并把刚刚从东南大学毕业的施汝为带到清华做助教。因此,有书称叶企孙是中国物理学界研究磁学的第一人,他引导施汝为从事这项研究,并送他到美国耶鲁大学研究磁学。

就在清华,施汝为开始了他对于物质磁性研究的工作。这时的施汝为不过二十四岁,可谓风华正茂。他来到清华,知道自己将要面对的是什么,磁学研究在当时的中国尚属于研究空白,还有许多领域需要探索和挖掘。在此期间,施汝为深感国内磁学研究与欧美的差距。1930年,施汝为因成绩优异,获得中华文化教育基金董事会的资助,到美国留学。

施汝为先在美国伊利诺伊州立大学攻读硕士学位,1931年秋转学到耶鲁大学,师从磁学家L.W.麦基恩教授,在斯隆物理实验室从事磁学研究并攻读博士学位。虽身在国外,他却一心牵挂国内的磁学研究。1931年,施汝为在英文版《国立清华大学科学报告》上,发表了他的第一篇磁学研究论文《氯化铬及其六水合物的顺磁磁化率的测定》,这也是中国国内刊登的第一篇近代磁学研究论文。1934年他完成了《铁—钴单晶体的磁性》论文,获得博士学位。该论文成果是铁磁性基础研究方面的一项重要进展。1934年施汝为在美国学成回国,随即应聘到中央研究院物理研究所任研究员,继续从事磁学研究。

要想更好地进行科学研究,首先要有实验室。因此施先生回国后首件要事就是建设实验室。施汝为是一个很善于计划和安排的科学工作者,能把研究工作与实验室建设交替地进行。从来没有实验室建设经验的施汝为,带着几名刚从大学毕业的青年助手,着手建立起近代中国的第一个磁学实验室。他比这些青年助手大不了几岁,但胜在知识和经验的丰富。他事无巨细地向助手亲自解释和示范,从合金熔炼、单晶检验,直到磁性测量,每一项都亲力亲为。

也许施汝为建立的磁学实验室,在今天看来条件有些简陋,但对于上个世纪三四十年代的中国来说,这个磁学实验室已经是国内先进水平,为后来中国磁学发展奠定了基础。

不顾安危,战火中坚持实验

随着抗日战争的爆发,中国陷入了危难。国家危急存亡之际,施汝为的实验环境也不断恶化。在上海抗战开始后,为权宜之计,施汝为的物理研究所决定暂时迁入租界住宅区内,科研工作被迫中止。

从1937年起,中央研究院奉命西迁,物理研究所决定大部分内迁至昆明。不久战火蔓延,又迁至桂林,但限于运输工具,内迁是分小组各自设法进行的。为了保住好不容易建起的实验室,施汝为只能设法将来之不易的一些实验设备,运到安全的地方去。有些仪器(如大电磁铁等)因来不及疏散,只能就地销毁。在战火纷飞的环境下,施汝为一组历尽千辛万苦,辗转数千里,绕道越南赴桂林,同时亲自将小电磁铁等器材运至后方。他和丁燮林(即丁西林)所长及部分工厂人员,直到1940年才在桂林安顿下来,遗憾的是,所携仪器在途中仍有损失。

初到桂林,实验条件相当简陋,加上潮湿闷热的天气,电磁实验无疑会受到影响。在这样的情况下,他们还需要时刻提防敌机的轰炸,整个研究所的实验环境更是艰难。然而,一切外在的恶劣环境都不能阻止这群科学家对科学事业的追求和热爱。施汝为和他的同事们努力克服一切恶劣环境,定居后竭力开展工作。

战火硝烟并没有阻挡科学进步的脚步,广西地方各级机构对西迁而来的科技人员表现出极大的热情,不仅邀请他们来本地发展,而且对中央研究院的同仁们给予无私的援助和支持。研究院为有余力或暂时无适当工作可开展的科研人员提供了宽松的科研环境,允许他们到学校或企业兼职,或以小组的形式赴各地观测考察。在这样的情况下,施汝为兼任了广西大学机械系教授。这一年,施汝为三十九岁。

战时西大的黄金时代

当时,由于日军南侵,中央众多科研机构整体南迁,仅良丰这处弹丸之地,就有中央研究院地质研究所、物理研究所、心理研究所迁来。后来,在李四光及马君武的筹划下,广西政府成立了桂林科学试验馆。在供应紧张的抗战年代,为谋生计,一些中央迁来的高级科研人员在广西大学就近兼职,一方面缓解自己生活上的窘境,另一方面也充实了西大的教学力量。由于中央研究院物理研究所与广西大学近在咫尺,施汝为先生便兼任西大机械系教授。

提到地处雁山的广西大学,在那里读过书的老西大,对那里优美的风光无不留下深刻的印象,那是一所花园式的学校!

雁山离广西当时的省会桂林有二十多公里,广西大学有校车往来于市区。早先,良丰的花园学校还未叫做“西大”,而是闻名遐迩的“师专”——因为早期的中共党员杨东莼先生在那里做过校长,因此师专被新闻媒体称为“红色堡垒”。1936年夏天,广西省政府把过去的几个高等学校改组过来,将良丰的师专改并为广西大学的文法学院。该校的校址也有一段可记录的历史。

记者哈庸凡记载:

这个园址原是大清时代在朝闻人唐子实私人的花园。他老人家贵为显要,而又有股儿名士派头的,所以就拣了这个弥漫了诗情画景的地点来消娱晚景。后来,这一代红员身后以家道中倾,他的后裔就“礼让”给两广总督岑春煊。1933年,广西当局商得岑氏哲裔之慨允,把这个只供人消娱的地方,捐让给全省的莘莘学子作终岁的休憩……现存的“梅厅”“涵通楼”原是岑氏手建的遗址。(载《桂林日报》1937年1月)

战时的桂林良丰,可以说是一座科学城。中央研究院地质研究所所长李四光,每年都到广西大学礼堂来演讲他的新发现;中央研究院物理研究所所长丁燮林,留学英国,不仅是一位杰出的科学家,还是一位戏剧家、发明家。当时所里除了著名的磁学家施汝为外,还有地磁学家陈宗器和电磁学家朱恩隆。陈宗器先生在雁山的后山,盖了一座全无铁器的茅屋,使抗战八年中地磁测定研究得以继续。

桂林,是抗战中当之无愧的文化城,而良丰也不仅是一座科学城,更是一座抗日的堡垒。与施汝为先生同时在西大执教的阎宗临教授,对于当时的情况也是记忆犹新。

阎宗临先生是山西人,1924年到1937年在法国和瑞士勤工俭学。1937年,他毅然辞去瑞士伏利堡大学教授职位,携新婚夫人梁佩云回国参加抗战。从1938年到1943年,他都在广西大学任教。阎先生信仰基督教,那个时候在外留学生信教不奇怪。他在给岱悟主教的法文信中提到:“从1938年秋我到广西大学工作,每月工资是三百二十元,在当时就算是很高的工资了。每周在文学院教授三学时的欧洲通史,两学时历史文献解释和两学时的逻辑学课”。虽然战争非常严酷,白天日军飞机时常来骚扰轰炸,警报一响,师生就要放下手中的课本跑到防空洞躲避,但是中国人没有被吓倒。西大校园的学者们虽然没有拿起枪炮上前线,但是,他们却拿起手中的笔唤醒民众,为中国军队在前方战场的胜利鼓舞欢呼。阎宗临教授在法文信中给主教写道:

我很高兴在战争时刻,我和我的祖国、我的朋友们分担所有的痛苦。我们编印抗战小手册,宣传最后的胜利属于我们。我编印了三份小手册,第四份马上会出版,每册发行三千份,非常受欢迎。我们的军队在长江以北打了个大胜仗,日军失败了,他们丢下了两千多尸体和四十门大炮……战争给中国人民带来了痛苦,中国能承担这种痛苦,这种承担是为了我们国家的独立和自由。我们会胜利的,这胜利是不仅是靠军队和武器。更是靠我们地大物博的祖国,她有取之不尽、用之不竭的力量和资源。亲爱的教父,战争也许还要打下去,我们有胜利的信念,这胜利的信念来自于人民。我们的人民展现了一个民族为了捍卫正义,得到真正的和平、自由而战的决心。我的这种认识来自我亲眼看到的情景:日机轰炸后,我们的人民没有眼泪和悲伤,他们立即投入重建家园的工作。我的这种认识也来自我亲耳听到的抗战歌曲,其中最流行、最有号召力的,是各种打日本鬼子的游击队歌。特别出名的是《义勇军进行曲》,‘起来,不愿做奴隶的人们,冒着敌人的炮火,前进。’听到这首歌就会想起马赛曲……

阎宗临写信给岱悟主教,不仅仅是诉说战争,还请他帮寄欧洲古代、中世纪和现代史教材,因为他要给一千多名学生上课,而图书馆无法解决备课写教材所需要的资料。这些法文信件,现在仍保存在伏利堡大学岱悟校长的遗档中。

当时的广西大学可谓人才济济,达到鼎盛时期。西大师生来自全国四面八方,云集雁山之后,不仅在学术上达到空前的繁荣,同时也带来了音乐、文艺上的繁荣。在学术繁荣方面,从当时所开的课程即可见一斑:

数学课程:数学分析、微分方程、高等代数、矢量分析、微分几何……

物理课程:普通物理、高等物理、理论力学、光学、电磁学、流体力学、物性学、理论物理、近代物理……

高级课程:电磁理论、相对论、量子力学……

专业课程:无线电工程、电子管……

施汝为先生在广西大学的教学记载并不多见,在他所教的学生当中,有一位对他终生怀有感恩之情。这位学生名叫陈太一,1941年8月考入西大理学院数理系,1944年7月离开桂林。

陈太一与施汝为

陈太一,这位后来成为通信技术专家、中国工程学院院士的西大学生,在他晚年的回忆录《平凡、坎坷、幸运人生》一书中,回忆了施汝为的教学生涯,从一鳞半爪的记述中,我们可以领略施汝为在西大的一个大概。

施汝为教授是陈太一的毕业论文指导老师。在撰写毕业论文期间,陈太一应老师之邀,每周去一次施教授的实验室做助手。这种师生关系加深了两人的相互了解。从师生第一次见面开始这种感情长达四十多年。

施汝为先生和夫人顾静徽,两人既是同乡,又是同出师门的同学(均为胡刚复的学生)。顾静徽教授更是物理学博士,有书称她为中国留美的第一个女博士。太平洋战争爆发前,她在美国取得博士学位后即经香港到达桂林,二人同在物理研究所,并一同执鞭于广西大学。顾教授讲授理论物理和近代物理等。两人连理后生了一个儿子,取名雁旸,以示对雁山西大的纪念。(施雁旸后来是新中国成立后第一任物理所所长。1958年他是中国科技大学技术物理系主任)施汝为夫妇对学生多有照顾。在当时的西大,学生来自全国各地,贫富悬殊,而施氏夫妇对学生一视同仁,凡有问题与之探讨者,他们都会悉心解答。每逢节假日,他们还会邀请学生来家里做客。在那个艰难的时期,施汝为夫妇的教学之耐心认真、待人之诚恳善良,给学生们留下了深刻印象。

这个时期,西大的名师甚多。陈太一回忆:除了系主任郑建宣——是他介绍陈太一到附近景崧中学代课才不至于中途辍学;除了恩师施汝为——从大四起,陈太一一边读书一边做他的助手;还有顾静徽、卢鹤绂、雷翰、吴敬寰等。在美被誉为“第一个称原子的人”——卢鹤绂教授,1942年,从中山大学转到西大教量子力学。卢教授的夫人在美国学的是护理学,彼时在西大校医任护士长。雷翰教授从武汉大学转来,经过多年恋爱后在西大与恋人喜结良缘。

1943年的暑假结束后,陈太一从柳州沙塘回到桂林。当时的沙塘,聚集着避难而来的全国农业科技的精英。陈太一的同乡、后来的姐夫李酉开,就在广西农事试验场工作。此时,陈太一已将毕业论文《热游子放射的统计分析》文的初稿写完,回到桂林后即把论文初稿交由施汝为老师审阅。施看罢说很好,并表示要陈太一每周安排一个下午去他在山上的试验室,做他的助手进行磁学试验,还表示毕业后愿意接受陈太一作为他的助手。那时,施教授的小孩已能在实验室内蹒跚学步。

陈太一先生回忆,在校时,他曾去拜访过著名的地质学家李四光先生,请他为数理学会做一个学术报告。李四光欣然同意,并告知报告的题目为“地质力学”。另外,也请中央研究院物理所的丁燮林所长做研究发明的成果报告。当时民间夜间点灯,因缺少煤油,只好用桐油为燃料。有鉴于此,丁先生发明了一种桐油灯,几乎可以达到煤油灯的亮度;为了进一步增加亮度,他还在灯上加了一个反光镜。对这一发明,大家很感兴趣。

1943年到1944年期间,美国《物理评论》刊登了发现磁单极子的消息,于是,学生们请施汝为先生做报告,介绍磁学的基本原理以及磁单极子的发现,施先生为此准备了一套实验设备,可以让大家观察单极子的存在。大家都饶有兴趣地进行观察,有一位同学还声称他看到了单极子从下跳到上。陈太一后来说,其实这种概率是很小的。施先生的报告启发了学生们创新的激情,要比一般的说教效果好得多。

由于毕业班的课程任务较轻,陈太一除了听顾静徽先生讲授理论物理和近代物理以及近代物理实验课(包括油滴试验、迈克尔逊干涉仪等)外,就是每周做论文。由于空闲的时间较多,陈太一每周一就到后山施汝为教授处做实验,每周有两个下午去景崧中学上课。

6月间,陈太一顺利地通过毕业考试,施汝为先生再次通知他,毕业后去他那里当他的助手。此时陈太一忽闻日本兵为了打通粤汉线,从长沙派兵进攻衡阳,一时人心惶惶,谣言四起。学校请“小诸葛”白崇禧前来讲话,当时大家站在图书馆前听讲。他说大家不要慌,准保无事。大家听罢高兴了一天。不久听说衡阳战事不妙,又惊慌起来。一天晚上,只听得外面大声叫嚷:“校长逃到桂林去了!”同学们纷纷跑到西林公园,只见相思江中有些箱子和行李,大概是住在涵通楼的陈剑修教务长的,听说校长确实走了。

看来这次是要逃难了。施汝为先生不忘当初的承诺,跟陈太一说:“现在连我自身都难保,只好各奔前程了。等战争结束了,我还是要你到我的实验室来工作。”

这些话十分感人,表达了一位教师对学生的关爱与期望。陈太一回忆说“我真是一辈子记住施老师这几句话”。后来,施汝为一家随学校到了贵州的榕江,遇到了山洪暴发,吃尽了苦头。战争结束后,施汝为回到上海中央研究院物理研究所工作,1946年,陈太一研究生毕业后也有了工作,一次去看望施汝为老师,老师不忘前诺,仍然要陈去他那里工作,但因工作单位不同意,只好作罢。

星移斗转,到了1983年的春节,陈太一先生已是年过花甲,他不忘当年的恩师,特意到中关村科学院物理所向原所长施汝为老师和他夫人顾静徽教授问候,“那天,顾静徽教授卧病在床,她一定要让他的孩子施雁旸与我见见面,施雁旸从中国科技大学毕业,参加工作了。没想到我离开北京后,施、顾两位老师相继谢世。”“如今,他(施汝为)已安息在八宝山革命公墓,我曾前去凭吊。至今他那亲切的一番话,犹在我脑海里永驻。”

避难随校西迁到贵州榕江

在西大兼课期间,施汝为发表了关于磁畴观测的论文三篇,其中第一篇的部分内容还是在上海时作的。在抗战期间,他在极为艰难的条件下,坚持科研工作,曾在国内外发表论文数篇。

在桂林期间,广西省政府和中央研究院合作,于1943—1944年期间建立了桂林科学实验馆,李四光为馆长。其中包括物理实验室,他们为广西省研制了收发报机、振子整流器、探矿仪等许多当时国内急需的设备,包括直接为抗战服务的探音器、炮位定位器、飞机方向指示器、地雷爆炸控制器、超短波收发机、军用精密仪器等。

当时物理研究所的丁燮林所长常需出差,他不在所时,所长职务由施汝为代理。施汝为一贯地保持着平易、谦虚的态度,从不要求对自己的工作和生活有所特殊,故深受大家的爱戴。在患难中,丁燮林所长和施先生的友谊也更深。

1944年冬,日军由湘长驱入桂。在经费未到、交通拥塞的紧张时刻,丁所长临危不惧,当同事们商议着劝丁所长事先走避时,他沉着地当众宣告“我丁燮林决不抛弃大家”,且声泪俱下。丁所长的所作所为给了施汝为莫大的震撼,即使在战后年月里,施汝为先生仍对丁所长赞佩备至。

施汝为在湘桂线送走了物理研究所多数人员后,与广西大学师生结队先去黔东南的榕江县。施教授在榕江的记载不多,但是生活十分窘迫。有机械系学生张孝钲,在广西大学《校友》刊上发文,题为“抗战胜利前的西大”,提到了施教授。文章这样写道:

学校在融县雇了大批船只启运器物溯江北上贵州,沿途设站接待。我们则步行十多天才抵榕江。此时家乡沦毁,长途跋涉,外界联系切断,我已财物全空,秋寒袭人,窘迫至极。到广西边境重要商埠富禄,我们休息了两天。遇到家乡一位商家羁留在此,承他慷慨拆借,这样我才得以缓解,沿途在旧地摊上买了秋衣。记得到榕江后,我还在施汝为先生伉俪摆的地摊上买下一套衣服。可见当时大家的生活都是很困苦的……到达榕江后,同学们常在大街上彷徨,一日,适常败将军杨森偕大队卫从路过,于是,不少同学蜂拥而上,围住他对话,质问他为何从湘北溃逃,一泻千里,比难民逃得还快还远,使他语言难答,我们同学亦得以一吐愤慨为快。

施教授一家到达榕江之后不久,就辗转赴重庆之北的中央研究院所在地北碚。当时,与美军合装运输的公物,如图书仪器等共四十吨,全被日军飞机炸毁,途中又遭遇洪水,私人衣物、书籍损失很大。待到达北碚时,已距抗日战争结束不远了。

中华人民共和国建立后,成立了中国科学院,施汝为及磁学实验室亦于1952年从南京迁到北京,成为新成立的应用物理研究所的一部分。

近代中国磁学人才的培养和磁学事业的发展,在很大程度上是同施汝为的亲身参与、积极支持和大力倡导分不开的。中华人民共和国第一批磁学研究和教学骨干的培养以及许多重要的磁学学术活动,施汝为都倾注了全部的精力。

抗日战争时期,施汝为先生两次撤退、逃难,历尽艰险,九死一生,却始终以民族利益、国家利益为重,既不被日本侵略者的凶恶残暴所吓倒,也不被科研征途上的艰难困苦所压倒,他就像许多忠于民族、热爱祖国的科学家一样,献出了自己的一片赤子之心。著名科学家钱三强院士,在《施汝为院士纪念文集》的代序中,曾这样赞扬施汝为:“在抗日战争的艰苦岁月中,他不顾个人安危,携带着科研物资辗转于祖国西南的广大地区,在极其困难的条件下,坚持科研工作,继续开创和发展我国磁学研究,充分表现了他坚定的民族气节和为科学献身的崇高精神。”

这是钱老对施汝为先生在战乱岁月中做出的奉献所给予的高度评价。

施汝为于1983年1月18日逝世,享年八十二岁,他在物理学界工作了五十多年,是我国现代磁学研究的开创者,一位纯正的物理学家。

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本篇节选于《广西大学九十周年校庆丛书——历史名人在西大》,出版社:广西师范大学出版社

作者:廖景芝 蒋钦挥

编辑:蓝莫月

审核:周丽静

主编:李伟红

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