早期中國物理髮展的回憶

4 1930年代中國之物理學研究

我著重講「 物理學在中國的發展」，也就是指「物理學」在中國的發展史. 用本地的形容詞常用的兩個字，就是「 本土化」的意思. 其中的資料並不像電話簿一樣，隨便抄來的，而是經過我自己的選擇與評估. 也就是說我是用自己的觀點來講有關物理的發展，這個就是很嚴格的評論. 換句話說，就是會得罪很多人，因為很多人又不在我這個敘述之內.

現在我要講的主題就是那幾個物理研究中心的性質. 國民政府於1927年成立，在1928年北伐之後，就取代了北洋政府. 從那個時候起首，大學裡慢慢地開始設有物理系，但是有研究所的大學只有幾個而已，真是少之又少，研究設備特別是實驗設備，可以說是沒有. 所以嚴格講起來，我們物理髮展真正重要的時期，應該是在1920年到1930年的這段時間，這叫作學生階段，而我也是在這個時候進入大學的（1925年）.

1930年代，特別是1930 年到1937 年抗戰開始，就在這幾年之內，中國的物理可以說是處於研究的萌芽時期. 在我看來，這是最令人興奮的，因為我剛好是「適當其時」，那時可以說正是一個熱鬧的時候，有很快速的進步. 然而本來以為有很好的前景，但沒有想到一下子忽然間就打仗了，從1937年一直打到1945年，這個就是所謂的「抗戰」時期. 這場抗戰是很艱苦的，一切的工程、研究的工作，都停頓了. 1945年打完仗以後，接著還有內戰，我們的國民政府就搬遷到台灣來了.

簡單地講起來，學校裡邊的教學、研究單位，例如，大學裡面的物理系，雖然有一些物理的課程，但是它沒有實驗研究工作. 主要的原因是因為沒有錢、沒有經費、沒有傳統，所以大學裡面惟一可能做的實驗、研究的工作，都是處於很零星、很艱苦的狀態，即在實驗方面也可以說是有嚴重的困難.

但是有兩個不是大學的研究實驗所：一個是中央研究院，一個是北平研究院. 中央研究院是在1928年的起首成立，它有好幾個研究所，當然我現在說的是物理研究所. 這個物理所在上海，它並沒有什麼很大的進展，因為很不幸地，在中國裡面比較好的物理學家，一共就只有這麼幾個人，所以人數是不夠分配的. 舊北大的幾個人去了中央研究院物理研究所. 那時的中央研究院物理研究所可以說是相當令人失望，我現在之所以很不客氣地這樣講，實在是因為我回想起來，覺得沒有什麼可講的成就. 當然，很有可能是因為我知道的不多，並且對於中央研究院物理研究所，我可能還有些偏見.

另外一個就是北平研究院，大概是成立於1930年左右，確切的日期我也記不清楚了. 北平研究院跟中央研究院絕對不一樣，因為中央研究院是屬於中央政府由蔡元培先生所主持，這個系統跟北京大學的那個系統在人的因素上還算是有點關係. 至於北平研究院，他是由另外一派的人所主持，跟法國退還的庚子賠款有關係. 換句話說，就是屬於李石曾那一派. 但是，跟美國那一派的也不大相同.

北平研究院裡面有兩個研究所，一個是物理研究所，另一個叫鐳學研究所. 但後者差不多就是附屬在物理研究所下面，沒什麼重要性. 說來說去，就是只有物理研究所比較有成就. 可是在抗戰期間，它有關實驗的研究都停頓掉了，抗戰之前的那幾年，北平研究院物理研究所在中國所有做實驗物理研究的單位中，可以算是一個比較積極、也是一個最活躍的機構. 在1934年到1937年這幾年的工夫，也就是在抗戰之前的那幾年之內，它一共有幾十個研究課題，因此，就當時大陸上重要的實驗物理來講，都在北平研究院的物理研究所.

1930 年代，在理論物理、或是在教書方面，清華大學、北京大學，甚至燕京大學，這些比較活躍的學校. 吳健雄女士當然是很出名的，她畢業於中央大學. 可是，在她之前、之後，中央大學的先生們並沒有很活躍的，研究也沒有大的可講的，學生也沒有很出名的.

我現在集中起來講講，挑幾門物理講，在什麼地方？有些什麼發展？

以科目來講，首先講到的是相對論. 「 相對論」這個課程是一個很好的招牌，不管教的人懂多少，在現在的大學裡面，永遠都是叫學生提起興趣的科目. 到現在為止，這幾十年來，我們中國人有多少人在做「相對論」的研究工作？早先，在北京大學教書的夏元栗先生，北平師範大學教書的文元模先生，都教授「相對論」，但是他們沒有任何著作或研究成果.

稍微再晚一點，有一位先生叫束星北，也是從國外回來的. 這位先生比起前二位屬於比較晚一點的人，大概年歲跟我差不多. 這位先生在歐洲和美國這兩邊跑來跑去，所以，也沒真正認真地待在哪個地方做過研究、得個學位. 據我所知，他寫了一、兩篇文章，把地心引力跟電磁場聯合起來，這個東西是愛因斯坦做了一輩子還沒有完成的東西，這個東西可以說是沒有什麼重要的結果. 後來在抗戰的時候，這位先生就留在浙江大學.

還有一位年輕一點的先生，名叫胡寧，在抗戰剛剛開始的時候，從清華大學畢業，後來去了愛爾蘭. 在那個地方，他後來是做一些有關量子場論的工作. 不過，他曾經做過一些輻射阻尼，一些廣義相對論之內的輻射阻尼的研究，那是很創新的東西. 所以，他可以說是一個真真正正在「 相對論」的研究上做過一些工作的人.

有關周培源先生的事情，我就稍微再講一點. 1928年他在美國得了學位，1929年他從國外回來，差不多在這段時間他開始做一些「相對論」的工作. 等到共產黨來了之後，這之間他曾經做過好些年北京大學的副校長，做行政方面的工作. 他在文化大革命也是受到了很多的影響，等到最後的十幾、二十年間，他還是回去做研究工作. 至於他所做的研究，大多是一些和愛因斯坦的廣義相對論相關的東西.

愛因斯坦說，整個萬有引力的問題變成沒有萬有引力，而是空間=時間的幾何性質改變了. 物質在這裡面走，有一個奇怪的四維幾何空間. 在這個四維空間裡面，現在沒有萬有引力場. 但是，這個四維空間裡面的幾何有許多許多定義空間的幾何性質，這就是度規張量gμν. 那麼這個東西gμν是對稱的，所以，有10個這種函數，gμν是空間的函數，μ 和ν指的是四維空間的1，2，3 ，4 個空間.

愛因斯坦在說什麼？沒有重力，定義空間性質的gμν一共有10個函數，都是X1, X2 , X3, X4之函數. 這10個函數，是坐標函，這些函數完全地定義了空間. 這些函數從哪來呢？牛頓說很簡單，就是M除以r2，乘上一個常數G. 那現在愛因斯坦的理論說，這種函數決定了空間的性質，那是需要一些假設. 愛因斯坦的假設是說，我的空間有物質存在，這個物質定義了能量=動量張量. 這就是說，你要假設，假設在張量gμν和Tμν之間有一個相對關係，由物質的分布，一個太陽或幾個太陽，由這個Tμν怎樣來決定這個gμν，這是愛因斯坦的一個基本假設.

這個法則，由Tμν來決定gμν，有10個方程. 那麼這10 個方程有10個未知數，因為Tμν有10個. 現在問題是說，這10個方程不是完完全全獨立的，由1個恆等式連起來，叫做Bianchi等式. 現在就是說，你只有9個方程，卻有10個未知數，你根本永遠不能定這10個未知函數. 所以周培源在很早，一九二幾年他做論文的時候，他做了一個假設. 他說，我們一定要另外加一些條件，因為你現在10個方程變成9個，一定要另外加一個條件，來湊夠10個關係式（relations ）才可以定10個Tμν. 等到周培源晚年，又回到研究工作，他說要引入一個諧和關係式. 周培源先生提出這個假設，用了諧和關係之後，就可以想法子湊夠10個方程，可以確定10個未知數. 所有這些東西很複雜，這是周培源先生工作的一個方向.

1940年代，周培源先生在西南聯大那個時候，他對於所謂擾流（turbulence）作了研究. 擾流在工程或是流體力學上是非常基本的一個問題. 周培源先生在抗戰時期自己帶了幾個學生，學生之中，貢獻最大者，有一位叫做林家翹先生. 這位先生他在1938、1939年考取了中英庚款，那時候英國在打仗，所以沒有到英國，到了加拿大、到了美國學所謂流體動力學. 林家翹先生對於擾流這個問題有極大的貢獻，1945、1946年，雖然並沒有解決物理的問題，但是數學方面大大有進步. 所以周培源先生在中國物理界，可以說他的工作有兩部分，相對論方面不敢說，因為沒有最後的考證，但是他訓練學生，是沒有問題的，如林家翹先生，還有別的學生等. 我先講相對論，順便提提擾流，主要是周培源先生等一兩個人的工作，後來出來幾個學生.

第二大的部分就是量子力學（quantum mechanics），量子力學大家都知道. 它的發展初期的階段叫做量子論，1900年開始. 叫量子力學至少要到1925、1926年. 量子論在中國的發展，初期有一位王守競先生（1904-1984），是一位很難得的聰明的年輕人，1924年從清華舊制的留美預備班的那種情形下到美國去的. 在1927、1928這兩年（ 量子力學1926年剛剛開始），王守競就在這兩年之內做了三篇可以說是很好很好的文章. 頭一篇文章他做的是兩個氫原子，每個氫原子有一個質子，一個電子，它們的相互作用的計算問題. 這東西一點也不簡單，因為這不是靜電相互作用，電子在那兒動，兩個氫有相互作用. 他的頭一篇文章從量子力學裡邊來處理這樣的問題. 這是一篇很出名的文章，1927年發表在Zeitschr. f. Phys.上. 這都是很基本的. 量子力學一發展出來，他就坐上頭一列火車.

第二篇重要文章是氫分子的海特勒-倫敦理論. 兩個氫原子現在不是說距離很遠的時候的相互作用，而是變成一個分子. 海特勒和倫敦的理論頭一次可以讓我們知道，為什麼這樣一個系統可以變成一個穩定的分子. 詳細我不能講了. 但是海特勒和倫敦這篇文章沒有做完，因為其實每一個電子同時受到兩個質子的作用，所以這個系統的波函數是很複雜的. 在這篇文章中，以積分表示的相互作用能他們倆不會計算，這篇文章很重要，物理上的觀念有了，但是數學不會計算. 晚一點第二年，一個日本人Y. Sugiura採用了一種比較粗淺的近似的方法，把海特勒和倫敦的文章里的積分估計一下，最後得出結合能. 把兩個原子之間的相互作用寫成一個函數，是兩個原子之間的距離（r1=r2）的函數. 當兩個原子很近時，勢能為排斥，但有一極小值；原子分得很遠時，相互作用為零. 要計算作為兩個原子之間距離的函數的這個系統的能量，主要就是要有一個勢位. Sugiura並沒有把所有的積分都計算出來. 這位王守競先生頭一次用變分法，就能夠計算這個系統的結合能. 兩個原子在某一距離時能量最低，形成穩定的分子. 把它們分開，分得很遠時，能量增加；擠得很近時也增加. 王守競第一次用變分法計算結合能，甚至比Sugiura還進步. 後來變分法已經成了家常便飯了，不過在當時卻是頭一次可以計算，當時也沒有computer，王先生這篇文章很出名.

第三項工作，王守競先生做的問題是，在古典物理裡面，一個陀螺，假如陀螺是這樣一個錐體，有一個對稱軸，三個軸A，B，C 的轉動慣量，因為有對稱軸，A 跟B 無關，對於A 和B 軸的轉動慣量相等，跟對於C 軸的轉動慣量不相等，這叫做對稱陀螺（ 轉子）. 這個問題代表一些分子在轉動的時候很有重要性. 問題是很多分子沒有對稱性，最簡單的比如水分子H2O. H2O的構造是兩個氫原子在兩邊，氧原子在中間，形成三角形，三個轉動價量不相等，在古典物理無所謂，在量子力學裡這個問題是很複雜，很不能夠有精確解的. 對稱陀螺這種容易的問題一下工夫就解決了. 量子力學出來頭一件事情就是做諧振子，第二件事情是做氫原子，然後對稱陀螺（ 轉子），容易的大家都搶著做. 等到做這個不對稱陀螺的問題，就很少人想得出辦法來解決它. 因為這種分子多極了，最普通就是水分子，水分子重要極了，誰都知道我們討論空中的水蒸氣的重要性，所以要知道水的轉動光譜，這東西在量子力學裡面是個很難的問題，現在還是很難的問題. 王守競第三篇論文是研究這個問題.

王守競先生，我上次講1928、1929年，那時候在美國有個國家聯合研究院（National Research Council）有訪問學者（ fellowship），他在那地方. 平常人家在美國念書，那時候都回國了，那時候，就是我在南開大學畢業那年，南開大學要請他來，因為我的那位先生出國去了，那時候沒有人教書，請他來南開大學看一看，但是沒有來. 後來他去了浙江大學，在浙江大學做了兩年，也沒有繼續下去. 然後去了北京大學，在北大做了兩年，他的興趣改了，他要做一些對國家有應用性貢獻的工作，他要做飛機的發動機，飛機的發動機現在講還是很複雜，整個世界沒有幾個地方做飛機的發動機，他要做這個東西. 所以他投到政府資源委員會，脫離了物理界，對物理界是很可惜很可惜的，他真是絕頂聰明的一個人. 可是他後來當然沒有辦法做飛機發動機，你別說那個時候沒辦法做，現在你連要做個平常最便宜的汽車發動機都做不來. 好奇怪，你絕對不能相信為什麼汽車發動機這麼難，就是做不了. 真是不曉得工程上有許多奇怪的問題，就飛機底下一個盤子，一個架子，那個東西我們就不會做，中國自己做汽車，很多東西都還要買來. 所以王守競先生可以說後半輩子都浪費掉了. 後來抗戰時期，他在中央機器廠，在昆明，因為空襲，它不在城裡面，在鄉下，他在中央機器廠做汽車零件. 汽車零件都時候也不容易買，因為美國也打仗，後來他用零件拼湊去做卡車，用於滇緬路上運貨. 在我看來，像王守競先生這樣的人，去做這樣的工作是無謂的，沒有意思. 抗戰之後他在資源委員會，派去美國做採購單位的主管，人住在華盛頓. 我在美國見過他幾次，在MIT輻射實驗室，我不曉得他正在做些什麼，不過，他是我們中國政府派去的官員，總而言之是脫離了物理，是很可惜的.

量子力學在中國. 據楊振寧先生前兩年所寫中國物理，他說我們中國念物理的人很多，有一兩百人，但是最早念理論物理，第一個是王守競，第二個是周培源先生，這是按得學位的順序，1927年、1928年；第三個就是我，1933年，比他們小几歲. 現在講量子力學在中國有些什麼人在哪裡做哪些工作，講起來很敏感，因為我在這裡邊.

我1932年起首做我的論文，起首所做的大部分是原子的結構問題，當然後來慢慢牽扯到分子結構的問題. 後來等到抗戰之後，我出國去，我就脫離了原子分子，比較時髦一點，要改行，做了些別的東西. 當然後來還是量子力學，主要是量子散射理論的問題. 再後來又做些別的東西，雜七雜八做了很多不同的領域. 我先講講我自己在中國做了些什麼東西. 我去查了一下子，時候過了，做個總帳. 我是1933年開始作研究工作，分開兩部分，一部分是在國內做，我1943年回來，待到抗戰結束，1946年又出國去；一部分是在國外做的. 大概分析分析一下，在某些方面，自己講講自己. 原子物理，在國內拿這個題目做論文的有15項；在國外做的有13項. 分子物理學在國內做了14項，國外做了9項，所做的這些工作當時都成論文發表，還寫了一本書《多原子分子的振動光譜及其結構》，是在國內寫的，第二次出國之後，要改行，曾經有過兩年做關於量子散射的研究，這個領域裡面在國外有15項的論文，也有一本書，在國外寫的，跟國內沒關係. 後來晚一點，我就做些氧體分子運動論跟統計物理的研究. 在這個範圍之內，都在國外做的，有論文十一二項，記不清了，還有一本書. 其他還有雜七雜八各種文章，都在國外做的，有20多篇. 在國內最近還有幾篇. 我現在把國內多年做的原子、分子物理，跟國內有關係的，稍微來算算帳. 在原子物理方面不是完全抄人，依樣畫葫蘆，算是有點貢獻的，大致上有以下幾個問題.

一個是講在普通的和特殊的情況下，氦原子雙重受激態. 這個問題是兩個電子受到激發. 我為什麼對此有興趣？原因好奇怪. 有一陣子我研究太陽，日蝕的時候，太陽被月亮完全蓋住的時候，忽然間旁邊放光，這個光叫做日冕. 每次日全蝕的時候，很多天文物理學家去檢測日冕的光譜，分析它的光譜. 這個光譜好奇怪，有十幾條光譜線在地球上從來沒有被發現過，也根本跟地球上所有的原子光譜不一樣，沒有一條線跟地球上所製造的原子或分子或離子的光譜相同，所以，這是一個好奇怪的神秘. 多少年來，我都覺得好奇怪.

有一陣子，那時候我還在美國，曾經向一個老師提出一個建議，就是說這種日冕光譜可不可以由氦原子的兩個電子被激發來作研究. 平常是1s2p np nd，無限多的能級，這種躍遷就是平常的氦光譜. 現在是說兩個電子被激發的時候，到了電離狀態，這是He+1s能級. 兩個受激電子在上面，其能態處於這個電離能限的上面2s22s 2p 2p23d等等，許多許多這種能態，這種能級在實驗室就沒有被觀測過.

1934年那個時候，我計算這種能級（能態）大概在什麼地方，用簡單的變分法計算這種雙重受激態的能級. 這種雙重受激態我為什麼有興趣呢？這種態常是2p23p1d1f，它們的位置原在電離能限之上，這樣的能態的能量比電離原子還要多，充分有資本，他的一個電子可以掉在 He+1s能級上；剩下的電子的出去了，把能量帶走了. 這個過程叫做自發電離，自己本身電離自己. 還有這個可能性，一個電子掉下來，一個電子出去，這個過程在X射線裡面叫做俄歇（Auger）效應，這個現象跟自發電離是同樣的現象. 自發電離使這種能態還有這種可能性，不發出輻射而一個電子電離自己，這個可能性使這能態的壽命很短很短，因而按測不準性關係，每一個態的譜線都很寬很寬. 這種寬度比在日冕觀測到的線的寬度還寬，所以當時我們也做了一種假設，後來知道這個理論叫別的理論取代了.

當初為了研究這個問題，1934、1935年，對於雙重受激態及其跟著立刻連續發生的自發電離問題，我費了很多的時間，但是直到現在，我依然沒有完全的、滿意的了解. 原因是這種態的描述本身有問題，用單個電子的表象來表達兩個電子的表象，大有問題. 上學期我在清華大學講一個電子系統，從玻爾理論講到索未菲理論、電子自旋，最後講到蘭姆移位———從1913年到1946年，這30多年間整個重要的物理髮展都包括在裡面. 這學期我講兩個電子系統、氦原子，你看這麼簡單，其實這問題一點也不簡單，這個問題仍然沒有被完全理解.

有人從散射理論來討論這個問題，我以為這只是換了衣服而已. 就好像原來是穿西裝，現在換成長袍馬褂，問題仍然還是存在. 因為用的是原本的那些觀念，而且完全有問題的地方就還在那裡，沒有改變. 所以，這是我在上面費了好些時間的原因. 在原子物理的研究上，我也變成一個很早期做這個東西的創始人. 雖然問題還沒有解決，但是，無論如何，我的確是跟這個問題一塊兒長大的. 那麼，還有個問題就是雙受激態，這裡面還有好些觀念，不能解決. 譬如，平常一個原子，氧原子，氟原子，多給它一個電子就形成一個穩定的負離子. 鑒於泡利原理，比如說氟，p殼層差一個電子沒有滿，由此，氟原子有電子親和性，形成一個穩定的負離子，氧原子也可以形成一個負離子，氫原子也可以. 這個問題跟前面所講的自發電離都有點連帶的關係.

講到基態氧原子的電子親和性，有一個負離子產生親和性，這沒有問題，化學家老早就知道了，物理學家也知道. 現在問題是，在受激態中，如果你將這個親和性定義推廣到已經處在受激態的原子中，那麼通常亦有電子親和性. 這變成說，在氫原子中，你再放入一個電子，根據泡利原理，原來的基態1s2一定會變成3s，這個東西是不穩定的，你不信的話可以用電腦去計算. 然後你會看到這個原子不在基態1s2上，而是在受激態1s2s上，在這個態上你再放一個電子進去，變成1s2s2，一個帶有處在基態的一個電子的系統中. 兩個電子受激，在這一受激態，氦原子有很大的電子親和性，大極了. 這兩個能級差了好幾十個電子伏特，因此，我們引入了「受激態電子親和性」的概念.

因為在抗戰時期，我沒有事情可做，又沒有computer，只有計算尺和對數表，可以計算許多許多雙電子系統、三電子系統、以及它們的受激系統的能量. 所以，這個計算只是做好玩的，實在是沒有很多事可做. 過了二三十年之後，我跑到美國去. 忽然間，我在大陸抗戰時期所計算的那些論文印出來了，雖然紙張是毛邊紙，印出的字也根本看不清楚，但是還是有人看到了. 哥倫比亞大學的人把它翻譯出來，至於實際情形如何，我也不太清楚. 他們後來在哥倫比亞還做了許多的實驗. 那時候，我對那個計算根本就不抱什麼希望，沒想到雙電子、三電子系統居然還引起他們的興趣，做了許多實驗.

總而言之，我做了一些原子物理的題目，當作我的畢業論文. 我問一個問題，在這個周期表裡邊，1s22s22p63s23p63d10被填滿之後，再過來應該是4f，但是在周期表裡卻不然，他非要先填4s24p6，然後回過頭來才填4f，就是稀土族14個元素. 因為外面還有5s 5p 5d都把這14個元素包在裡邊，所以這14個元素的化學性質都一樣，化學方法很難把他們分開. 所以1932年我做論文的時候就問自己一個問題. 4f 層電子有14個，14種稀土元素的化學性質都一樣，平常分不開. 再重的元素到鈾，我說，再看看元素周期表，應該問問，5f層可填14個電子，什麼時候回頭來填5f層. 如果5f層是穩定的話，那麼跟稀土元素相似，5f也有14個元素，它們的化學性質相似. 1932年我問這個問題可不可以有14個元素，它們在5f層上可以互相區分. 做這個問題完全是為著好玩. 也沒有什麼特別的目的. 1933年做完這個問題之後，就打仗了. 打仗的時候，有些人在做高能核裂變的這種實驗，後來他們果然發現在原子序數92以上確有電子殼層被填滿的5f層. 所以，現在我們知道，從92一直到現在110，113，這些元素是不穩定核結構，從核結構的角度是不穩定的，不是從原子結構的角度. 這些元素沒有問題，它們的電子殼層的5f層的確被填充. 要了解這個問題，你應該解電子的薛定諤方程，有九十幾、一百多個電子，當然你不會去求出上百個電子的性質而是用統計勢等等，總之，是量子力學中的一個問題. 在作這同一個問題時，發現以前的人分析原子的這種光譜時，是把這個能量寫成比例於[-c2/(n- Δ)2]形式，（n-Δ）是由於電子穿透進軌道，

那時候的書以為4f電子（那時候5f電子還不曉得）的軌道是圓形軌道，所以以為這個東西———delta———等於零. 事實上我後來才知道這東西完全都錯的，差了一個一. 在量子力學裡面，發現實際上我們是把f層電子作為受該原子核和其餘電子的場作用而運動著的一個電子來作實際計算的，這個問題是非常特殊. 一個電子在核和其餘電子的場中運動，換句話說，把最末一個電子的薛定諤方程當成一個電子問題看待，因而有效勢能是這樣：

前一項是離心推斥勢，假如沒有電子彼此之間的屏蔽. 就會有後一項的吸引項. 把這兩個項聯合起來，前項對於極小的r 而言，是非常強的推斥，而後項僅僅比例於1/r，真正的勢能是這兩項相加的總結果.

通常以為這樣，一個處於很大距離的電子在一個正離子的場中運動，遵從反平方定律，這是庫侖定律. 極小距離這個東西重要，當用量子力學時，你會得到這個能，計算出這個問題的本徵值. 現在奇怪的是在f層電子情形下，對於每一個電子，s 的l等於0，p的是1，d的是2，f的l等於3，這東西非常重要，結果勢就很有特色. 這時量子力學問題變得非常有趣，有兩個最小值，在我的文章裡面，設法獲得這個勢的本徵值. 總而言之，證明這樣一個勢，可以寫成如（1）式的形式. 因為Δ剛好不等於0，事實上是等於1. 這樣，你對這些問題就有了點詳細的了解. 在原子物理裡面，我做的就是跟量子力學有關的這類問題，這些大概是在1932年和1933年做的，很早很早，60多年前做的老古董. 在分子物理我主要做的是分子的振動-轉動結構. 實驗方面也做些紅外光譜、拉曼光譜，在理論上面分析了所有已知分子、比較簡單的分子的許多許多實驗資料. 1938年和1939年，當時我還寫了一本書，在1941 年印出來，這是代表我初年的工作.

原子物理方面，上次我講過燕京大學的教授謝玉銘先生做巴耳末線系的精細結構的研究. 這個東西從玻爾- 索末菲起首，跟電子自旋，狄拉克理論，一連串的問題都有關聯. 謝玉銘先生在1933年和1934年那時候，利用燕京大學的休假期間，在美國跟一位胡斯頓（W. V. Houston）教授做研究，他們主要是發現了與蘭姆移位吻合的某些東西. 不過他們做的並不是非常漂亮、有深邃思想的蘭姆移位這東西，但是他用老的干涉儀研究精細結構. 這個工作當時並不發覺有什麼重要性，因為精細結構跟狄拉克理論稍微差一點點，當然後來知道這跟蘭姆移位有關係. 不過他這個工作完全是在美國做的，在人家實驗室，人家的領導下做的，沒有問題是一個重要的工作. 做原子光譜儀實驗的研究，中國人做的比較首創的是這麼一件研究工作.

1929年我的老師饒毓泰先生休假到德國做實驗. 研究斯塔克效應，他作的不是鈉、鉀，而是銣、銫，就是測量電場對於二次斯塔克效應所引起的能量變化的效應. 1929年饒先生在德國作實驗，跟在美國不一樣. 假如我在美國做學生，除非他們不要你，要你的話，你在實驗室作實驗，他們會給一切的設備，不要你拿錢出來. 但是，在歐洲就不一樣了，歐洲沒有這個錢，所以你若是要去那裡，例如去德國作一位客座做研究，實驗費用就要自己拿錢出來. 現在當然不一樣了. 我剛說的是歐戰之前的情形，你去到那個地方，做一個實驗要有很多的實驗費用，都要你自己出，因為歐洲跟美國的制度不同，所以饒先生在那裡做研究，是一件很不容易的事.

1932年，饒毓泰從德國回來，他帶回來一根四五米長的真空管. 1932年饒先生加入北平研究院，這根管子對北平研究院開展研究很重要.

嚴濟慈先生他本人在法國得了博士學位，於回國之前———1927年到1930年在法國他寫了11篇文章，11個題目. 回到北平研究院之後，他的工作包括：照相片乾板的壓力效應的研究，這類的文章有12篇之多（加上助理的文章）；還有壓電效應，跟它的反效應. 這類文章有12篇之多. 另外，有一陣子他做臭氧（O3）的吸收光譜. 後來因為有興趣也研究地球的上空，這些文章有14篇. 還有若干文章是用剛才我說的用那個真空管來研究斯塔克效應. 剛才我說過饒先生是做銣和銫主線系的斯塔克效應，嚴先生就用這個真空管做銣、銫、鈉和鉀的斯塔克效應，依樣畫葫蘆，一口氣都做完. 在這種鹼金屬原子上加進電場，看它對吸收光譜的影響. 不加電場，另外可以加上情性氣體比如氖、氬，看它的光譜結構的變化. 總而言之，用剛才那個真空管做的研究工作，在這幾年之內有十幾項之多. 換句話說，因為有這個工具，當然還要有個攝譜儀，大水晶攝譜儀、紫外攝譜儀，而不只是真空攝譜儀. 這可以從可見光譜一直作到1900A 左右. 整個譜儀設備，那個時候大概要一萬多元才可以買到. 這是一個歷史小故事. 這個真空管對於他們研究所、他們的研究工作曾起到重要的作用.

（未完待續）

本文選自《物理》2005年第6期

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※談談物理學中的定理——by 空弦
※他先後在美國、德國、英國留學、搞研究。在英國，與原子核物理學之父盧瑟福一起工作。
※中國文化語境下，為什麼誕生不了物理學？