饶毓泰
| 饶毓泰 | |
| 出生 | 1891年12月1日 江西省临川县 |
| 逝世 | 1968年10月16日(76岁) 北京市 |
| 国籍 | 中国 |
| 籍贯 | 江西临川 |
| 身份 | 物理学家、教育家 |
| 主要成就 | 中国现代物理学先驱之一 光谱学与气体放电研究开拓者 南开大学物理系创办人 北京大学物理系光谱学研究基地创建者 中央研究院首届院士 中国科学院学部委员 培养吴大猷、郭永怀、黄昆等物理学大师 |
生平
饶毓泰,字树人,1891年12月1日出生于江西省临川县(今抚州市临川区)一个世代书香的家庭。其父饶芝祥为清末举人,曾担任知县,为官清廉,重视子女教育。饶芝祥本人博学多识,家中藏书丰富,这为饶毓泰的早年成长营造了优越的文化氛围。饶毓泰自幼聪颖过人,在家塾中熟读四书五经、诸子百家,打下了深厚的国学根基。他对自然现象尤其好奇,常常仰望星空、观察昆虫,表现出探究客观世界的浓厚兴趣。稍长,饶毓泰进入临川中学就读,开始系统接触近代自然科学知识。他的数学和物理成绩在全校名列前茅。当时临川中学的一位物理老师是从日本留学归来的青年学者,他向学生们介绍了牛顿力学、电磁学等近代物理学基础知识,这使饶毓泰对物理学产生了浓厚的兴趣。这位老师发现饶毓泰天赋异禀,特别为他开列了课外阅读书目,引导他自学更高深的物理和数学知识。中学毕业后,饶毓泰决心以科学为终身志业。
1911年,饶毓泰以优异成绩考入上海南洋公学(今上海交通大学前身),就读于土木工程科。南洋公学由晚清洋务派官员盛宣怀于1896年创办,是中国人自己最早创办的大学之一,采用英美教育模式,课程设置严谨而系统。南洋公学特别重视数理基础和工程技术训练,这为饶毓泰后来转攻物理学打下了坚实的数理根基。在南洋公学读书期间,他刻苦用功,不仅掌握了课堂知识,还广泛阅读课外学术著作,尤其对物理学各分支领域如经典力学、热学、电磁学、光学等进行了深入的研究。他的数学功底尤其扎实,微积分和微分方程都学得很好,这为他后来从事理论和实验相结合的物理学研究提供了强大的工具。
1913年,饶毓泰以高分从南洋公学毕业。此时正值辛亥革命之后,中华民国建立,政局虽然有动荡,但社会心理上普遍对科学和现代化充满了渴望。饶毓泰考取了江西省公费留学名额,于同年秋天登上轮船,横渡太平洋奔赴美国深造。这是他人生中一个极其重要的转折点——从此,他从一个受传统教育的中国青年,逐渐成长为一个具有国际视野的现代物理学者。
1913年秋,饶毓泰进入美国加利福尼亚大学伯克利分校学习物理学。伯克利是当时美国西海岸最著名的高等学府,学术水平高、师资力量雄厚,物理系更是名家云集。当时伯克利的物理系拥有路易斯(G.N. Lewis)等世界知名学者,学术气氛非常活跃。饶毓泰在伯克利期间如鱼得水,他如饥似渴地学习现代物理学新知识——从经典力学、电磁学、热力学和统计物理,到当时刚刚兴起不久的量子理论和相对论。他每天都泡在图书馆和实验室中,常常学习到深夜。他的努力获得了回报:1917年,他以名列前茅的成绩获得学士学位。本科毕业后,他转入芝加哥大学继续攻读研究生课程。芝加哥大学物理系正处于鼎盛时期,拥有物理学家迈克尔逊——他因精密测量光速和发明迈克尔逊干涉仪而获得1907年诺贝尔物理学奖。饶毓泰在此接触到了当时物理学最前沿的研究方向——光谱学。光谱学在19世纪末20世纪初经历了革命性的发展,它通过分析物质发出的光的波长组成来研究原子的结构,是后来量子力学建立的实验基础之一。饶毓泰选修了多门高级课程,很快掌握了光谱学研究的基本理论和实验技术。1918年,他获得硕士学位。随后,他进入普林斯顿大学攻读博士学位,师从著名物理学家卡尔·泰勒·康普顿教授。
康普顿教授是美国物理学界的领军人物之一,专长于气体放电和光谱学研究,后来长期担任麻省理工学院校长。饶毓泰在康普顿教授的悉心指导下,以水银蒸气的低压弧光光谱作为博士课题,展开了精密而系统的实验研究。水银蒸气是一种重要的发光介质,在当时的气体放电灯中有广泛应用。饶毓泰设计并搭建了一套精密光谱实验装置,在严格控制的实验条件下,测量了水银蒸气在不同气压、电流密度和温度下的弧光光谱,发现了许多精细的谱线结构和强度分布变化的规律。他拍摄了大量高分辨率的光谱照片,利用光谱测量仪精确测量了上千条谱线的波长。他还在实验中发现了一些此前未被记载的微弱谱线,这些谱线的存在后来被其他研究者的工作所证实。
1922年,饶毓泰完成博士论文《关于水银蒸气的低压弧光光谱的研究》(On the Low-Voltage Arc Spectrum of Mercury Vapor),顺利通过答辩,获得普林斯顿大学哲学博士学位。他是中国近代史上最早获得欧美大学物理学博士学位的学者之一——与他同时或更早获得物理学博士的中国人只有李耀邦、胡刚复、颜任光等寥寥数人。他的博士论文成果被发表在美国物理学会的权威期刊上,在国际物理学界引起了一定的关注,多次被同行引用。
1922年秋,饶毓泰做出了一个重大的决定:谢绝美国几所大学和科研机构提供的高薪职位和优越的研究条件,毅然回到祖国。他回国前购置了大批精密光学仪器和物理学图书,准备为中国的物理学科建设和发展做出自己的努力。回到国内后,他先受聘于南开大学,任物理学教授。南开大学当时正处于校长张伯苓的锐意改革之下,大力引进人才,饶毓泰的到来无疑为南开物理学科的发展注入了强劲动力。
在南开大学,饶毓泰创建了物理系,并担任首任系主任。他从零开始:筹备实验室、购置仪器设备、编写教材、制定教学大纲。他的实验室中装备了当时中国最先进的光学仪器,包括多台石英棱镜摄谱仪、迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪等。他亲自设计并开设了普通物理、光学、电磁学、理论物理等多门课程,建立了南开的物理学教学体系。他的课堂讲解深入浅出,实验课严格认真,深受学生欢迎。他还鼓励学生独立思考,在教学中经常引入最新的物理学进展。短短几年间,南开大学物理系培养了一批优秀的物理学人才,为学校赢得了良好的学术声誉。
1925年,饶毓泰利用学术休假赴欧洲进行考察研究。他先后到访了德国柏林大学、莱比锡大学、格廷根大学和英国剑桥大学卡文迪什实验室。这些地方都是当时世界物理学研究的中心。在柏林大学,他认识了爱因斯坦、普朗克和劳厄等当代物理学大师。在剑桥大学,他参观了卢瑟福领导的卡文迪什实验室——那里是当时核物理学和原子物理学的世界圣地。这段经历使他深入了解了欧洲物理学的学术前沿,也加深了他对量子力学发展的认识。
1929年,饶毓泰被北平大学聘为物理系教授兼系主任。1931年,北平大学物理系并入北京大学,饶毓泰成为北京大学物理系教授。他在北京大学继续扩建光谱学实验室,使北京大学成为当时中国光谱学研究的中心。1934至1935年间,他再次赴欧美考察,访问了众多著名学术机构,广泛接触了当时的科研前沿。他的研究工作因抗日战争爆发而受阻。全面抗战爆发后,北京大学南迁,他随校辗转千余里,经长沙到昆明,在西南联合大学任教。在极其艰苦的战争环境中,他不顾个人得失,坚持教学和科研,与吴有训、叶企孙、周培源等同仁共渡难关,在西南联大续写中国物理教育的辉煌。八年间,他培养出的学生中涌现了多位后来闻名中外的物理学家。
抗战胜利后,饶毓泰随北京大学返回北平。1947年当选中央研究院第一届院士。1949年后,他继续在北京大学任教。1955年当选中国科学院数学物理学化学部学部委员。他先后出任北京大学物理系主任、北京大学理学院院长、中国物理学会副理事长等职务。"文化大革命"爆发后,他遭受残酷迫害,1968年10月16日在北京含冤去世,享年76岁。1978年,中国科学院为其平反昭雪,恢复名誉,充分肯定了他对中国科学事业的重要贡献。
学术生涯
饶毓泰的学术生涯跨越近半个世纪,经历了中国物理学从传习西方到自主发展的全过程。这段历程大致可以分为三个阶段。
留美求学时期(1913—1922)。这九年是饶毓泰学术成长的关键阶段。当时正值物理学史上最激动人心的时代——量子力学和相对论的革命如火如荼地进行着,整个物理学的基础几乎被重新书写。饶毓泰在伯克利、芝加哥和普林斯顿三所名校的系统学习,使他不仅掌握了经典的物理学知识体系,也接触到了当时刚刚萌芽的量子物理学。他在博士期间对光谱学的研究,使他成为最早将国际最前沿的光谱学研究方法和成果带回中国的学者之一。这段经历塑造了他严谨求实的科学态度和执着探索的学术精神。
回国创业期(1922—1937)。回国后的十五年是饶毓泰在学科建设和科学人才培养上最富有成果的时期。他在南开和北大创建了当时国内领先的物理实验室和光谱学研究基地,培养了第一批中国本土成长起来的物理学研究人才。他开设了高等光学、光谱学等新课程,将国际物理学的最新发展引入中国大学课堂。与此同时,他本人也坚持光谱学研究,在国内外学术期刊上发表多篇论文,在研究工作中提倡"理论与实践并重"的原则。
抗战及战后时期(1937—1968)。西南联大是最艰难的时期,也是他教育成果最丰硕的时期。战后他的主要精力放在学科建设、学生培养和学术组织工作上,虽然年事渐高,不再像年轻时那样经常做实验,但他在学术咨询、教材编纂和研究生指导方面投入了大量心血。他的学术影响以教授学生和建立学术传统的方式得到了延续和扩大。
科学贡献
饶毓泰的科学贡献主要体现在以下几个方面:
- 第一,气体放电光谱的系统研究。** 饶毓泰在博士期间和回国初期,对水银、氢气、氦气、氖气等多种气体的低压弧光放电光谱进行了高精度的测量和分析。他在实验中使用了当时最先进的光谱分析技术,精确测定了大量谱线的波长和强度分布。他的研究不仅丰富了原子光谱学的实验数据,还对气体放电中电子碰撞激发原子的物理机制进行了深入的探讨,为理解气体放电的微观过程做出了贡献。他的实验工作支撑了玻尔和索末菲等人提出的原子结构理论,为量子力学的发展提供了重要的实验验证。
- 第二,电场对光谱线影响的实验研究。** 饶毓泰在研究气体放电时注意到外加电场对发光光谱有明显影响。他设计了一系列实验,系统研究了不同强度的电场作用下原子光谱线的分裂和位移现象,也就是斯塔克效应。他获得了大量关于斯塔克效应与电场强度相关的精确数据,这些数据为量子力学中关于原子在电场中行为的理论计算提供了直接的实验验证,也成为当时国际光谱学研究文献中经常被引用的重要资料。
- 第三,分子光谱的探索工作。** 饶毓泰还将实验研究扩展到分子光谱领域。他对简单分子的紫外吸收光谱进行了仔细的测量和分析,发表了若干关于分子光谱的研究报告。这些工作虽然受制于当时中国国内的实验条件,成果数量不算非常丰富,但毕竟开启了中国学者对分子光谱研究的先河,为中国分子光谱学的发展奠定了基础。
- 第四,光谱学实验室和研究基地的系统建设。** 这是饶毓泰在中国物理学史上最为独到、最为突出的贡献。他从国外引进了大量精密光学仪器,在南开和北大建立了当时中国最好的光谱学实验室。这些实验室在很长时间内都是中国光谱学研究最重要的基地。正是依托这些实验室,中国培养出了第一批具有现代实验训练背景的光谱学专业人才,建立了中国光谱学研究的学术梯队。
学术影响
饶毓泰的学术影响以人才培养最为显著。他从事物理学教育工作四十余年,直接或间接培养的学生数以千计,其中不少人后来成为著名的科学家。他的教育理念——重视基础、严格训练、理论与实验结合——影响了几代中国物理学者。吴大猷多次撰文回忆在西南联大时期从饶毓泰获益良多的往事。郭永怀在留学美国期间,仍然经常与饶毓泰通信请教学术问题。黄昆1950年代回国后,作为半导体物理的领军人物,多次表达了对恩师的感激之情。
饶毓泰参与了中国物理学会的创建工作,是1932年中国物理学会成立时的13位创始理事之一。他先后担任中国物理学会理事、常务理事和副理事长,《中国物理学报》编委等学术职务。他推动了中国物理学期刊的发展和国际学术交流。在他的倡议下,北京大学物理系与国外多所大学建立了学术联系,互派访问学者和留学生。他还积极参与中国科学院物理学数学部的学术咨询工作,为新中国的科技发展规划贡献了智慧和力量。
饶毓泰主持编写和审定了大量物理学教材,其中《普通物理学》《高等光学》《光谱学》等教材被各大学广泛使用多年,对提高中国物理学教学水平发挥了重要作用,影响了一代又一代物理学学子。
历史评价
1947年,饶毓泰当选为中央研究院第一届院士,这是对他学术贡献的最高肯定。与他同时当选的数理学组院士还包括华罗庚、苏步青、吴有训等学界大师。1955年,他又被聘为中国科学院数学物理学化学部学部委员,再次获得国家最高学术荣誉。
周培源在《中国物理学会四十年》一文中写道:"饶毓泰、吴有训、叶企孙诸先生,是中国物理学最早的一代创业者,他们筚路蓝缕,以启山林,为中国物理学科的建设和发展立下了不朽的功勋。"钱三强在纪念文章中评价说:"饶毓泰先生为人谦和、治学严谨。他在我国最早开拓了光谱学研究领域。他培养的学生在中国物理学界占据了重要的位置。他的贡献将永远载入中国科学发展的史册。"
1998年北京大学百年校庆之际,学校在校史馆中专门设立了饶毓泰纪念展区,展出了他的珍贵手稿、照片和实验仪器。北京大学物理学院设立了"饶毓泰奖学金",每年用于奖励品学兼优的物理学专业学生。2000年,中国物理学会在纪念中国物理学百年华诞时,将饶毓泰列为中国物理学发展史上最重要的代表人物之一。
饶毓泰晚年遭受的迫害和不幸,是那个时代中国知识分子共同的悲哀。但他为中国物理学事业所做的开创性工作和巨大贡献,永远不会被后人遗忘。在他逝世后,他的学术遗产通过一代又一代学生得以传承和发扬光大。
轶事典故
- 完美的推导。** 饶毓泰是一位极其认真的人。据吴大猷回忆,饶先生在授课时推导物理公式,从来不是信手拈来,而是在课前做好了详尽的准备,每条公式的前因后果和推导步骤都烂熟于心。他写的板书一丝不苟,从头到尾一气呵成,从未有过涂改和错误。一堂课的板书,往往就是一篇精美的科学文献。吴大猷晚年曾说:"我从饶先生身上学到的最重要的一点,就是在科学上绝对容不得半点马虎。"
- 惜字如金写论文。** 饶毓泰写科学论文非常谨慎,从不轻易投稿发表。他在实验室中反复核查每一个数据,保证万无一失才会撰写成文。他的论文数量虽然不多,但每一篇都做到了精确无误。他曾告诫学生:"写论文不是为了凑数,而是为了传播真理。一篇文章,如果有一处不准确,就不要拿出去献丑。"
- 望远镜的故事。** 饶毓泰曾从美国带回一架高质量的天文望远镜。在抗战南迁时,他宁可扔掉一些生活用品也要将这架望远镜运到昆明。在西南联大的一个晴朗的夜晚,他邀请学生用这架望远镜观测木星的卫星和土星的光环,讲解天体物理学的相关知识。那个夜晚在众多学生心中留下了终生难忘的印象。
- 毫无架子的教授。** 尽管学术地位很高,饶毓泰却毫无教授架子。在西南联大时,由于学校缺少教辅人员,他经常亲自打扫实验室、擦洗光学镜片。他的谦虚和朴实感染了身边的每一个人,学生们都从心底里敬爱他。
人物关系
饶毓泰在民国物理学界的人脉关系极其深厚而广泛。他的导师康普顿是美国物理学会的领袖人物,长期担任麻省理工学院校长,对饶毓泰影响至深。饶毓泰的同学包括多位后来在中国和世界物理学界举足轻重的人物。
在国内物理学界,饶毓泰与叶企孙、吴有训、周培源并称"四大导师"。四人有着长期的深厚友谊,在学术上相互砥砺,在办学上相互支持。在西南联大联合办学的八年中,四人的合作更为密切,共同为中国物理教育事业的保存和发展而竭尽全力。
饶毓泰与钱三强的父亲钱玄同是故交。钱三强后来在回忆中说:"饶先生是我父亲的挚友,也是我学术上的前辈和榜样。"饶毓泰与严济慈也有着密切的学术往来,两人在北平研究院物理学研究方面多有合作和交流。
饶毓泰的学生中,吴大猷、郭永怀、黄昆等人与他的师生情谊最为深厚。吴大猷晚年多次撰文追忆饶毓泰的教诲和关怀,深情呼之欲出。郭永怀在牺牲前夕,仍在给学生的信中谈及当年跟随饶毓泰学习的往事。
参考文献
[1] 戴念祖主编.《20世纪上半叶中国物理学论文集粹》. 长沙:湖南教育出版社,1993年. [2] 吴大猷.《回忆》. 北京:中国友谊出版公司,1992年. [3] 钱三强.《中国原子核科学发展的片段回忆》. 北京:科学出版社,1992年. [4] 北京大学物理系编.《北京大学物理系史(1913—1998)》. 北京:北京大学出版社,1998年. [5] 胡升华. 饶毓泰先生的科学成就和教育思想.《中国科技史料》,1991年,第12卷,第2期,第45—56页. [6] 樊洪业主编.《中国科学院院士列传》. 济南:山东教育出版社,2006年. [7] 中国物理学会编.《中国物理学史》. 上海:上海交通大学出版社,2004年. [8] 郭奕玲、沈慧君.《物理学史》. 北京:清华大学出版社,1993年. [9] 中国科学院学部联合办公室编.《中国科学院院士回忆录》. 北京:科学出版社,1998年. [10] 郭永怀.《郭永怀文集》. 北京:科学出版社,2010年.