吴有训:用实验验证康普顿效应、奠基中国近代物理的科学家
二十世纪二十年代,物理学的天空正被一场关于光的本质的争论所笼罩。当导师康普顿提出的X射线散射"康普顿效应"尚遭学界质疑时,一位来自江西高安的年轻学者,用一束束精确的X射线实验曲线,为这一里程碑式的发现提供了最坚实的证据。他就是吴有训——中国近代物理学的奠基人之一。
从高安少年到康普顿爱徒
1897年4月26日,吴有训出生于江西高安一个农民家庭。他早年就读于南京高等师范学校理化部,正是在这里,他从中国最早研究X射线的学者胡刚复那里,萌生了对物理学的浓厚兴趣。1921年,他考取公费留学远赴芝加哥大学,求学于后来因"康普顿效应"荣获诺贝尔奖的康普顿教授。
在芝加哥的实验室里,吴有训废寝忘食。他没有停留在导师已有的结论上,而是主动承担起更富挑战性的验证工作,用两年多的时间,把一次次X射线散射实验做到极致,也把让世界信服康普顿效应当成了自己的使命。
用实验为"康普顿效应"正名
康普顿最初的实验只涉及石墨一种散射物质,证据并不充分,遭到不少物理学家的否定。吴有训先后完成7种物质的X射线散射曲线,并绘制出被15种元素散射的X射线光谱图,以大量精确的数据证明了康普顿效应的普遍性。
这些成果被纳入他的博士论文《论康普顿效应》。康普顿在自己的著作中19处引用了吴有训的工作,认为这是证明其效应最重要的实验基础。此后,许多国际物理学教科书都把这一效应称作"康普顿—吴有训效应"。晚年康普顿还感慨地回忆,吴有训是他平生"最得意的两名学生之一"。
清华园里的物理拓荒
1926年,吴有训毅然放弃在美国的锦绣前程回到祖国。1928年,应叶企孙之邀,他受聘为清华大学物理系教授,并在清华建立起中国最早的近代物理实验室,掀开了国内X射线研究的序幕。1930年,他在《自然》杂志发表论文,这是中国人在本土完成的近代物理科研成果首次登上国际主流学术刊物。
吴有训既是精于实验的科学家,也是严谨的教育者。他在清华开设"近代物理"与"实验技术"课程,要求学生在实验训练中锤炼精确严谨的品格。他曾在物理实验课上让学生用2厘米的短尺丈量3米距离,以此告诫学子:在科学实验中要重视每一个细节。此后他长期担任清华物理系主任、理学院院长,在战火中又出任西南联大与中央大学的负责人。
执掌科教,不改初心
新中国成立后,吴有训先后担任中国科学院副院长、数学物理学化学部主任等职,从一名实验室里的科学家,转变为中国科技教育的组织者与推动者。1955年,他被选聘为中国科学院学部委员(院士)。
科学工作,在精细与有恒。
吴有训小档案
- 生卒:1897年4月26日—1977年11月30日
- 身份:物理学家、教育家,中国科学院学部委员(院士)
- 主要成就:以实验验证康普顿效应;开创中国X射线研究与近代物理实验室
- 荣誉:1948年当选中央研究院院士;1955年选聘为首批学部委员
结语
从芝加哥的实验室到清华的科学馆,从一条条X射线散射曲线到一代代物理学人才,吴有训用一生诠释了"精细与有恒"的科学精神。他不仅用实验为世界物理学进程添上关键一笔,更以教育为桨,为中国近代物理学驶出了一条通往世界的航线。