著名核物理学家——施士元

 

 

施士元（1908年3月18日—2007年9月28日），又名公岛，笔名万乙，出生于上海崇明。著名核物理学家、教育家，我国核物理学界的开拓者和带头人。

1920年夏，考入享有盛誉的上海浦东中学，6年学制，他5年完成。1925年夏，以数学、物理、化学三门功课均是满分的成绩考入清华大学物理系，成为清华大学的首届学生，师从我国近代物理学先驱、著名实验物理学家叶企孙、吴有训，当时与他同班的有后来成为著名光学家的周同庆和被称为“中国原子弹之父”的同为浦东中学校友王淦昌。1929年，他毕业于清华大学，后留学法国，师从居里夫人从事核谱学研究；作为居里夫人为中国培养的惟一的物理学博士，他是我国最早从事锕系核谱工作的学者，首创了我国原子核物理专业，第一次提出了“原始粒子”的猜想；他在科研与教学领域辛勤耕耘近60年，为国家培养了数千名物理人才，学生中迄今已有12人成为中国科学院院士，有相当一批人成为我国“两弹”研制的骨干力量，其中包括被誉为“美籍华裔的居里夫人”——世界著名核物理学家吴健雄。  

参加学生运动，走上科学救国之路

受家庭的影响和熏陶，施士元读书之余积极参加反帝爱国斗争。在浦东中学就读期间，他就积极参加“五卅运动”。1926年3月18日，是他18岁的生日，他与同学一起参加了李大钊领导的反对八国最后通牒的集会，反对段祺瑞对日签订塘沽协定，结果在北京铁狮子胡同遭到段祺瑞军阀政府的血腥镇压，枪林弹雨中，死伤300余人，施士元幸免于难，但身边同学中弹倒下的血淋淋事实，使他看清了反动政府的卖国真面目，他毅然决定走科学救国的道路。

     出国留学，拜师居里夫人

    1929年底，施士元从清华大学毕业，被派往法国巴黎大学留学。注册时，他收到一叠教授名册打印件，上面排列着数十位法国学者和各国移民科学家的名字。在仔细翻阅中，施士元发现了一个令他兴奋得几乎不敢相信的名字——蜚声世界的著名物理学家居里夫人！居里夫人是法籍波兰科学家，是镭和钋的发现者，是新兴学科放射学的奠基人，为人类利用原子能开辟了道路，同时是世界上唯一一个跨两个学科的科学家，唯一一个两次（1903年和1911年）获得诺贝尔奖的女科学家。在那一刹那间，施士元心里发出一个声音：就是她！于是提笔给居里夫人写了一封信：“尊敬的居里夫人：我是从中国来的留学生，于1929年在清华大学毕业，考取了国内江苏省官费留学来到法国，希望能在您的指导下完成博士论文工作。不知能否接受？”这封信是周三发出的，星期五施士元就接到居里夫人的亲笔回信，约他星期六上午8点到她的镭研究所面谈。

    当施士元见到满头银发的科学巨匠居里夫人时，他把清华大学校长和导师叶企孙教授的推荐信交给居里夫人。居里夫人约有1.6米高，瘦弱的身躯套着一件宽大的浅黑色的外套，气质高雅，可亲可敬；一头蓬松的银发盘在脑后，面色有些苍白；那副玳瑁眼镜的后面，是一双浅褐色的闪烁着智慧火花的眼睛，显得坚定、冷静；饱满的额头比较突出，薄薄的嘴唇抿在一起，显示出她坚强的性格。居里夫人在简短的交谈中说：“按规定，到我的研究所必须通过考试，但因为施先生通过了国内的考试，情况特殊，所以可以免考，直接来工作。”就这样，施士元荣幸地成为居里夫人的学生（当时受教于居里夫人的只有两个中国人，另一个是学化学的）。 

刻苦攻读，优异成绩通过博士学位

 

（施士元在巴黎进行博士论文的答辩，主持答辩的正是先后获得诺贝尔物理奖和化学奖的居里夫人）

 

    施士元进入巴黎大学镭研究所后，在居里夫人的指导下，开始从事核谱学研究工作。为了保证施士元的实验顺利进行，居里夫人斥资为施士元购置实验设备，并将实验室旁她个人使用的小实验室让施士元居住。施士元做实验时，居里夫人就一再告诫他，他所从事的放射性研究工作，是一项有趣的、但又是很危险的工作。她经常站在他的身边，用略带严厉又近乎固执的口吻，反复提醒施士元必须注意的事项：一是不能用手去碰放射源，要用镊子去夹取，否则手指尖会被灼伤，变得僵硬甚至发炎；二是接近放射源时，要用铅盾挡住自己的身体，要屏住呼吸，以防把放射性气体吸入体内。

    留学期间，施士元全方位地接受了居里夫人的影响，他学到了知识，学到了治学需要的求索精神。经过一段时间的努力，施士元得到了前人所未见过的谱线的精细结构。在照像底片上出现的谱线很细，最细的只有头发丝那么细。施士元当时只有20来岁，眼睛好，看得很清楚。他拿给居里夫人看，居里夫人拿着胶片对着光亮处看看，又取出放大镜看着，脸上没有表情，似乎在想着什么。后来，施士元把实验结果写成简短的论文交给居里夫人，居里夫人看了后，伸出手说：“祝贺你成功，此文可以送到法国《科学院院报》上发表。”那时候，要想在法国《科学院院报》、《物理年鉴》等国家级杂志上发表科研论文是很不容易的。在居里夫人的指导与推荐下，施士元有关钍β的β射线磁谱的论文于1932年在《科学院院报》上发表。此后，他又连续发表了有关钍C＋C′＋C″的β射线的磁谱和锕系元素锕C＋C′＋C″的β射线磁谱等方面的论文。1933年他又在《物理学年鉴》上发表了一篇总结性文章。这些论文的刊发，引起了较大的反响，为施士元以后的发展夯实了基础。

    1932年至1933年，施士元出色地完成了锕C元素的核谱测定工作，是第一个完成这项实验的人。不久，施士元又与居里夫人及其助手罗森勃隆一起发现了α射线精细结构的能量与一些γ射线的能量严格相等，这是核物理研究中的重大发现，是后来许多原子能实验的基础，对原子弹的实验成功起了较大的作用。这也意味着原子核有转动状态的存在，而20多年后，原子核转动状态理论才由阿玻尔提出。

    1933年，巴黎大学理学院的阶梯教室里，举行了施士元博士论文答辩会。巴黎大学任命居里夫人、Ｐ·拜冷和Ａ·特比扬主持答辩会。这3位主考官中居里夫人与Ｐ·拜冷是诺贝尔物理奖的获得者，Ａ·特比扬也是著名的物理大师，评委阵容可谓精干而豪华。在答辩会上，施士元自信、轻松地宣读了博士论文，论文题目是《放射性同位素钍的放射性沉淀物的β能谱》，副论文题目是《β能谱通过物质时的变化》。论文宣读完后，3位大师从各个不同的角度不停地提问，准备充分的施士元侃侃而谈，如数家珍，一一作答，发挥十分出色。论文答辩结束后，居里夫人满面春风地宣布：“论文通过，很好。”

    第二天，居里夫人专门为施士元举行了酒会。在镭研究所充满欢声笑语的草地上，居里夫人来到施士元的身边，小声地问他是否愿意留下来继续工作。施士元委婉地说：“我的公费学习的期限是4年。”居里夫人善解人意地说：“不用担心，以后的工作与生活费用我来想办法。”面对居里夫人充满期待的眼神，施士元沉默了。他想：留下来确实很好，这里有居里夫人这样世界一流的大师指导，有世界上最好的实验设备，在这里一定能取得更大的学术成就。但是一种更为强大的力量驱动着他，那是来自东方、来自祖国的声音在呼唤着海外学子的回归。施士元想起当年留学前学成报国的宿愿，毅然决定回国工作。 

   勤于教学，创建中国核原子物理专业

1933年施士元回国后来到上海，正逢中国物理学会召开第二届年会，他在会上作了放射性元素β磁谱的报告，受到与会者的好评。也就是在这次会上，施士元同时接到中央大学和浙江大学的聘书，他认为中央大学更需要他，于是应中央大学的聘请来到南京，担任物理系教授兼系主任，开始了他的教学、科研生涯，而当时施士元只有25岁，是全国高等学校中最年轻的一位教授。

    在1933年至1952年的19年中，施士元每学期开２门课，有时开３门课，先后担任物理系除无线电课程以外的几乎所有基础课和实验课的教学工作。由于那时只有外文参考书，没有中文教材，因此他在讲课过程中，常常自编讲义，先后编写了《普通物理学》、《原子物理学》、《理论力学》等讲义。

    1945年8月，美国在日本广岛、长崎投下两颗原子弹，日本无条件投降。原子弹的爆炸震惊了全世界，人们自然而然地提出一系列问题：什么是原子弹？为什么原子弹有这样大的威力？原子弹是怎样制造的？为了满足人们的好奇心，施士元根据掌握的核物理知识和对核裂变现象的了解，作了一系列通俗的报告。施士元的报告在《中央日报》上作为新闻披露后，一些政府机关（如资源委员会等）、工矿企业、军事部门和军队纷纷邀请他前往作报告。

    1952年，中央大学文理两院加上金陵大学及金陵女子大学文理教师组成南京大学，成为文理科兼具的一所综合性大学。南京大学各系成立专业教研室，施士元恢复和创建了物理系、基础物理教研室、金属物理教研室、核物理专业及教研室等，并先后担任这些部门的领导职务。特别是为配合我国发展原子能事业，施士元在校领导支持下，受命创建了原子核物理专业；1954年，为配合重工业发展的需要，又与一些教师共同创建了金属物理专业，目的是培养发展重工业所需的金属物理人才。他在教学中对学生负责，教学内容正确无误，深入浅出，举一反三，触类旁通。

    施士元不仅学粹功深，而且力求使高深的核物理知识为广大群众所了解，以多种方式进行科普教育。50年代，当苏联建成第一个原子能发电站后，施士元多次作了关于和平利用原子能的报告；当苏联第一艘原子能破冰船下水启航时，施士元又作了一系列报告。他还先后撰写了《谈谈原子能和核爆炸》、《光是什么》等科普读物，其中《核科学技术的过去、现在和将来》一书获全国科普创作一等奖。第一届国际和平利用原子能会议在日内瓦结束以后，苏联将一些图片资料送到我国几个大城市进行巡回展览，施士元和南京大学一批师生至上海苏联展览馆参观学习。会上来了十几位苏联专家作学术报告。苏联专家作报告，翻译人员口译，因为没有专业知识，听者不知所云，专家无可奈何。精通英、法、德、俄语的施士元赶忙“救场”，作了深入浅出的辅导报告，受到听众的欢迎和好评。上海科技出版社得知此讯，索要施士元的讲稿，于1960年编成《核反应堆理论导论》一书出版，这是我国当时唯一的反应堆理论书籍。多年后，这书依然是学生们学习反应堆设计的入门教材。

严师高徒，情谊伴终身

1934年，施士元刚回国不久，担任中央大学物理系主任，并负责执教四年级的几门课。当时，全年级有12名学生，其中有１名女生，她就是吴健雄。吴健雄是世界著名核物理学家，曾担任美国物理学会会长，被称为“美籍华裔的居里夫人”。

    吴健雄第一次引起施士元注意的，是她漂亮的中文字。慢慢地，施士元注意到吴健雄不但字好，成绩好，而且做学问的劲头和方法都很好，因此给予这位聪慧的学生以更多的关注，并倾注了全部心血施教。吴健雄则如饥似渴地汲取着知识的养分，每次考试，吴健雄总是名列第一。在教学、科研过程中，师生结下了深厚的感情，吴健雄曾经说：“真正把我领进物理学的人是施士元教授。”此后，无论是吴健雄毕业后到中研院，还是到浙江大学，到美国加州大学，直至与杨振宁、李政道等人一起成为世界著名的物理学家，他们之间一直音讯不断。

    吴健雄毕业后，施士元亲自写了推荐信，向自己在清华大学的老师、时任中央研究院物理研究所所长的施汝为先生详细地介绍了吴健雄的情况。由此，吴健雄顺利地进入了位于上海亚尔培路的中央研究院物理研究所，在施汝为夫人领导的光谱组从事光谱研究。

    1936年夏，吴健雄出国留学，临行前曾请施士元将自己的毕业论文寄给她。此后随着战争的爆发，世事动乱，师生间失去了联系。1957年，当施士元得知美籍华人杨振宁、李政道获得诺贝尔物理学奖时，一方面为炎黄子孙深感自豪，另一方面为他的学生吴健雄没有获奖略感惋惜。吴健雄是世界上实验证明“弱相互作用中‘宇称’是不守恒的”这个命题(而这是获奖命题)的第一人。论贡献，吴健雄也可以得到诺贝尔奖，但由于种种因素，吴健雄与这项世界科学家梦寐以求的大奖交错而过。后来，以色列得知情况，为了表达对吴健雄的敬意，专门为她颁发了一个奖，奖金与诺贝尔奖数额相当。

    1978年，历经磨难的中国迎来了又一个春天，随着中美关系逐步正常化，离开祖国几十年的吴健雄，从美国风尘仆仆地扑到祖国的怀抱。征尘未洗，她马上赶到恩师施士元在南京的家中，两双手紧紧地握在一起……从那以后，吴健雄基本上每年回国一次，每次必亲自登门探望恩师，嘘寒问暖，关怀备至。其间，施士元对吴健雄笑道：“你总是先生先生地称呼我，其实按你现在在国外的成就，我应该称你先生才是。”吴健雄认真地回答说：“一日之师，终身为父，您永远是我的老师。”

1999年，吴健雄在美国因再次中风而病逝。施士元得此消息，悲痛异常，身体一度恶化。吴健雄的丈夫袁家骝把她的骨灰从美国送回家乡江苏太仓时，曾专程看望了施士元。谈起心爱的学生离开人世，施士元潸然泪下……

淡薄功名，无师自通学油画

 

曾经有记者问他为什么没能入选中科院院士？是否有点遗憾？他笑了笑，没有回答。他认为人要乐观，心胸要开阔，人际关系要平和，淡泊名利。

　　79岁时，施士元退休。退休以后，他做了两件事：第一是编写了130万字的《汉英物理学词汇》，从1982年着手到1987年完成，1993年出版，历时10年；第二件事是无师自通学油画。80岁时，施士元开始学油画，十多年间，共创作了一百多幅油画，内容主要是风光和人物，其作品《雁归来》还参加了1993年中国油画展。虽然油画是西方人的，但施老的油画意念却完全是中国化的。在他看来：“自然界丰富多彩，因此油画的内容也各色各样。我是结合了唐诗和宋词来画油画，油画的内容与唐诗和宋词结合起来。”柳宗元的《江雪》、王勃的《滕王阁序》、《诗经》、李白的《望庐山瀑布》、孟浩然的《春晓》等名篇里的意境都曾化作一幅幅动人的画面跃然纸上。

    责任担当，积极参加社会活动

施士元除科研和教学外，积极参加各项社会活动。1956年参加中国民主同盟。1958年起被选为江苏省第二、三、五、六届人民代表大会代表与中国人民政治协商会议第二届南京市常务委员会委员。曾任中国质谱学会副理事长与质谱杂志主编，江苏省物理学会理事长，江苏省科普创作协会理事长，中国核学会、核物理学会、科普协会常务理事。施士元积极参加由中国物理学会组织的物理学名词规范化的工作，由他参加编写的《英汉物理学词汇》，1975年由科学出版社出版。从1982年起到1987年，他又参加编著《汉英物理学词汇》，于1993年由南京大学出版社出版。

施士元的弟子罗恩泽在祝贺恩师85岁寿辰、任教60年时作过一首“藏头”诗，概括了施老治学育人的杰出贡献。
  施阳光雨露无声，士多才学子如林，
  元居里夫人衣钵，铸中华科技长城。

 

参考：

1、崇明县宣传官方微信

2、《人物》杂志等