施士元:在巴黎做居里夫人博士生的日日夜夜

发布时间: 2014-02-01 12:00:00    来源: 省统战部

施士元(19082007),当代中国核物理学家、教育家,江苏崇明(今上海崇明)人。1929年北京清华大学毕业后,公费考入巴黎大学留学,师从居里夫人。1933年获物理学博士学位后回国,任南京中央大学(现为南京大学)物理系教授并担任系主任,此后一直在该校任教,直到1987年退休。

施士元:

在巴黎做居里夫人博士生的日日夜夜

□ 吴跃农

清华大学毕业后考上公费留学

1929年5月,施士元从清华大学毕业,他本想出国留学,却因家庭经济条件不佳而无奈放弃。这时,他看到报上刊登了江苏省招考公费出国留学的消息。机不可失,时不我待,他马上投入复习,积极迎考。靠着扎实的功底,施士元沉着应战,顺利考完了全部科目。8月中旬,江苏省教育厅寄来了录取通知书,通知他速赴南京,领取出国的治装费和旅费。

施士元考上公费留学,顿时成为他家乡祟明岛的特大新闻。四年前,这位乡下孩子考上中国最高学府清华大学就曾经轰动一时,现在又考上公费留学,这是祟明岛上从来没有过的。施士元成了祟明岛上的“名人”,本来冷清的家门顿时门庭若市。

当时的公费留学管理非常松散,政府既不集中他们培训,也不对他们进行学校选择的指导,到哪国去,到哪个学校去,全部由考上的学生自己来定,留学生出国后的费用由所在国的中国大使馆按季节发放,学期四年,要求按期返回。

到江苏省教育厅正式办理出国手续时,施士元才知道这次考试全国有300名各名牌大学的学生倾力参加,最后只录取了10人,真是精中选精,尖中拔优。经过一番考虑后,施士元选择了学费和生活费相对便宜的法国。

与居里夫人的第一次见面

远涉重洋到达巴黎后,施士元先在巴黎郊区上了法语学校,之后才去了巴黎。巴黎大学位于赛纳河南岸的拉丁区,她的前身是索蓬神学院,大学的主楼建筑是典型的法国风格,外观呈黝黑色,一砖一石仿佛都在叙说她那几百年的历史沧桑。

在法国上学,学生需要自己选择专业和导师。报名注册时,施士元发现报名材料中有一本教授的花名册,是专给学生“挑”老师用的。翻开这本薄薄的花名册,名册上排列着数十位法国学者和各国移民科学家的名字,很多都是鼎鼎大名的人物。忽然,施士元眼前一亮,看到了居里夫人的名字。“我要跟居里夫人学习!”。那天,施士元回到他栖息的小旅馆中那间8平方米小屋,铺开信纸,用在法语学校恶补的法文给居里夫人写了一封毛遂自荐的信——

尊敬的居里夫人:

我是中国来的留学生,于1929年在清华大学毕业,考取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,不知您是否接受?

信发出两天后,施士元就接到了居里夫人的回信,约他星期六上午8点去她的镭研究所面谈。那天早上8点前,施士元如约来到了居里夫人的镭研究所。进得实验室,施士元不由地打了一个寒颤,实验室很大,他见到巨大的玻璃窗敞开着,迎着冬日的呼呼冷风,室内温度很低,没有像巴黎其他地方一样在室内生炉子。施士元后来才知道这是为了实验数据更准确的缘故。居里夫人正坐在一台分析仪前,身边是她的大女儿——年轻优秀的物理学博士、诺贝尔物理奖获得者伊伦·居里。

那是施士元第一次见居里夫人,多少年后此情此景一直清晰地印在施士元脑海中,永远不会淡忘。施士元毕恭毕敬地走上前,向居里夫人问好,并自我介绍,居里夫人按照法国人的礼节握住施士元的手,说:“欢迎你,施先生。”居里夫人一头蓬松的银发盘髻在脑后,饱满的额头,戴着一副玳瑁边的老花眼镜,眼镜后面是一双浅褐色的闪烁着智慧火花的眼睛,薄薄的嘴唇紧合在一起,神情专注,瘦弱的身体套着一件宽大的浅黑色的外套,气质高雅,可亲可近。施士元心中说,居里夫人的形象与她毕业从事的伟大事业有着近乎完美的协调性。

“夫人,早上好,接着你的信,我非常高兴,十分荣幸今天见到您。”说着,施士元掏出清华大学校长写的推荐信,交给居里夫人。居里夫人仔细地看过后,问他:“你是在中国通过官费考试来巴黎的?”施士元介绍了自己的考试情况,居里夫人点点头,又接着说,按规定到她的研究所来工作写博士论文,必须经过考试后再经过严格的筛选,但因为施士元已经通过了国内如此严格的选拔考试,所以可以免试直接来她的研究所工作写论文。

回想起这次见面,施士元说,这次见面体现了这位成就显赫却又饱经沧桑的科学家一贯的处世风格:冷静、简洁、略带羞怯,颇具实效。此后的四年,施士元与居里夫人朝夕相处,成为这所著名镭研究所的一员,并成为居里夫人为中国培养的唯一一位物理学博士生。

施士元获得

居里夫人的特殊关照

施士元走进实验室工作,才发现是到了一个小型联合国,居里夫人那时接受了世界各国的青年学生、访问学者约有30人。他们分别来自法国、德国、波兰、印度、中国、俄国等,这些国籍、语言、肤色迥异的人们在居里夫人的带领下,过着非常充实、严谨而又不失和谐浪漫的研究生活。

镭研究所是居里夫人一手创办起来的,分为两个部分,一为物理实验室,研究放射性元素的物理特性和化学特性;另一为生物实验室,研究放射性在生物和医学上的应用。它是当时全世界三大放射性研究中心之一,拥有当时全世界最强、最齐全的放射源。

与居里夫人相处渐熟后,施士元渐渐地体会到,居里夫人是一位关心人、爱护人、平等待人的师长,整个实验室上上下下对她既尊敬又喜欢。居里夫人对施士元的身体安全非常关心,一开始就告诉他,他所从事的放射性研究工作是一项有趣但又性命攸关的事。在施士元做实验时,她经常站在施士元的身旁,用略带严厉又近乎于固执的口吻,反复提醒施士元必须注意的事顶:一是不能用手去碰放射源,要用镊子去夹取,否则指尖会被灼伤,变得僵硬甚至发炎;二是接近放射时,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,这是非常关健的,为了让施士元能够正确地按完全操作程序进行工作,她甚至亲自做示范。

后来,施士元了解到,在他来到镭研究所之前,曾经有一个法国青年在此工作,居里夫人给他一个题目,就是用内转换电子能谱来解决γ射线谱。当时用的是镭系的放射性沉淀物,其中氡是一个放射性很强的惰性气体。那个青年本来身强力壮,工作也取得了一些进展,但因没注意安全事项,吸进了相当剂量的氡气,身体受到了很大的伤害,患了急性肺炎,虽经多方抢救无效,不幸去世。他的死在巴黎科学界引起了一阵骚动,认为居里夫人的镭研究所是“死亡之所”,许多法国人都不敢来这里工作了。而施士元手上的工作,正是这位法国青年未完成的,居里夫人把这个任务交给施士元来完成,是对他的重视,同时,对他的安全考虑得非常周到。由于听从了居里夫人的正确指导,施士元的身体没有受到任何损伤。

为了保证实验成功,居里夫人不惜代价,在并不宽裕的经济状况下几乎是有求必应,这使施士元非常感动。有一项实验,要把仪器放在磁场中进行操作,而电磁场是把交流电整流后得到的。当时,施士元与隔壁一个俄国学者的实验室共用一个电源,由于那个俄国人所在的实验室中的强大脉冲电流的干扰,施士元这边就受到了影响,实验屡屡受挫。刚开始,施士元并不知道是怎么回事,后来在居里夫人的分析下才恍然大悟。居里夫人了解情况后不吝资金,自备直流电流。当时,居里夫人手头是很拮据的,向有关方面申请的50万法郎特别研究费还未批下来,她是从少得可怜的研究经费中挤出此款的。有了这个新电源,电磁铁的磁场十分稳定,施士元的研究工作终于有了突破,打开了局面。

施士元是幸运的,在科学研究的海洋中,居里夫人就是用她那科学与艺术完美结合的双手,指引施士元达到成功的彼岸。经过一个阶段的艰苦努力,施士元的实验有了突破性的进展,他首次得出了前人所未见的谱线的精细结构。在照片底片上出现的谱线很细,最细的只有头发那么细,确实需要非常尖锐的眼睛才能捕捉。那天,他非常兴奋地向居里夫人报告自己的发现,还把图片拿给居里夫人看。居里夫人拿着胶片对着光亮处看看,又取出放大镜照着仔细看,并没有施士元想象的那样欣喜若狂,好象在思索什么。直到后来施士元把实验结果写成了一篇小论文交给居里夫人,她看后才莞尔一笑,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。”

施士元一听,就知道居里夫人对自己的评价是相当高了,对于专业人才来说,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,欲投稿的论文首先须经国家科学院院士推荐。施士元在居里夫人的指导下进一步完善了论文稿,居里夫人给他写了推荐信,这篇对钍B的β射线磁谱的文章于1932年在法国《科学院院报》上发表,同年他的钍C+C′+C″的β射线磁谱工作,完成了对物理学具有巨大贡献意义的工作,都在《科学院院报》上发表,之后的一篇总结性论文则在1933年的法国《物理学年鉴》上发表。

在居里夫人的实验室工作是愉快的,施士元在1932年至1933年出色地完成了锕C元素的核谱测定工作,当时这项实验只有居里夫人的研究所才有条件完成。他是世界上第一个完成这项实验的人。他发现了锕Cα射线在精细结构的能量与它的γ射线的能量严格相等,这意味着原子核有转动状态的存在。施士元与居里夫人一起发现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,是后来许多电子原子能实验的先驱,对后来原子弹的实验成功起了一定的作用。

获得博士学位

1933年,施士元获得了博士学位。

那是一个春光明媚的日子,在巴黎大学理学院的阶梯教室里,举行了施士元的博士论文答辩。巴黎大学任命居里夫人、P·拜冷和A·特比扬主持。这3位主考官都是获得过诺贝尔奖的物理学家。施士元的同学帮他拍下了当时的情景,这是居里夫人留给施士元的唯一纪念。如今,这张被放大的珍贵照片就挂在施士元家中的显眼处,照片中的施士元胸有成竹地站在讲台前,居里夫人在3人评审小组的中间,她扬着头,认真地聆听着年轻而有才华的得意弟子在娓娓而谈。

在答辩会上,施士元轻松愉快地宣读了博士论文。他的论文题目是《放射性同位素钍的放射性沉淀物的β能谱》。接着3位大师不停发问,几乎就是毫不留情面地“发难”。施士元早有准备,在巴黎的这4年中,他知道科学家在学问上的“严厉无情”,但他泡在实验室里渡过了这4年,是问不倒的,每一项细节、数据、演算结果对于他来说是烂熟于心,他有理有据地微笑着一一解答。

论文答辩很顺利地结束了,居里夫人宣布休会20分钟。不一会儿,3位大师从会议室里出来,居里夫人满面春风地宣布:“论文通过,很好!”她与施士元握手,祝贺他获得了博士学位。

第二天,居里夫人专门为施士元举行了酒会。在春光明媚的镭研究所内的草地上,各国访问学者欢聚在一起,居里夫人端起酒杯致词,请大家为施士元完成博士论文而干杯。席间,居里夫人来到施士元的身旁,小声地问他是否愿意留下来继续工作,施士元委婉地说,“我的公费学习是4年。”居里夫人说:“不用担心,以后的工作和生活费用由我想办法。”听了她的话,施士元沉默了,他从来就没有想过学习4年后要留在法国的事,连这种念头都没有闪现过,他一直想的是学成报国,科学救国,是中国富强进步之梦。他望着居里夫人热情的双眼,沉稳地把自己回国的想法告诉了居里夫人。

就在1933年的初夏,施士元怀着对第一个社会主义国家苏联的向往,离开法国前往苏联,在苏联西伯利亚科学城停留数月后,回到祖国,任南京中央大学(现南京大学)物理系教授兼系主任,时年25岁,为全国最年轻的教授。一年之后,居里夫人逝世,施士元怅望西方,泪流满面。

责编/刘晓燕