六十四、我劝天公重抖擞
鉴于五月份左右又要到国美去,孙元起在编写完文科学报之后,立即着手编写理科学报。
如果说孙元起在第一期文科的《私立经世大学学报》编纂中,只是起到帮闲跑龙套作用的话,那么在第二期理工类的学报出版过程里,绝对是一等一的主力。从策划、选题、约稿,到审稿、修改、定稿,再到编目、清样、排版,无不事必躬亲。
就说策划选题,除了邀请爱因斯坦为学报撰稿外,还鼓动学校各系生学就学习生活中所遇到的问题写成论文,比如物理系生学集体撰写的《略论⽔流速度与热力衰减之关系》,就是成蹊馆暖气架设过程中遇到的实际问题。保持各房间温度在一个稳定舒适的范围,热⽔的速度必须合适,否则浪费资源,还冷热不均,达不到理想的效果。同学们通过模拟实验和实际使用的情况,给出了⽔流速度与热力衰减之间的关系曲线,与实际测量拟合得很好。这就为以后整个校园暖气管道的铺设,奠定一个良好的理论基础。
再比如化学系的《关于自来⽔有害物质分析方法之刍议》、电子系的《⽔力发电之直流
流利弊论》,都是出于同样的目的。
相对于物理、化学、电子等三个系的集团作战,数学系就是八仙过海、各显神通了。张纯《国中古算之西式表述》、周达《关于几道微积分题目之新解法》、胡敦复《平直积分微分方程论》,都是
据自己趣兴写的,各有所长。
如果说生学们的论文还显得有些稚嫰的话,那么iprt的两篇文章,⾜以奠定《私立经世大学学报》在国中、乃至东亚的领先地位:一篇是爱因斯坦、米列娃共同署名的《对相对论局限
之思考》,文中深⼊探究引力的本质,并注意到惯
质量与引力质量之间的关系,从某种角度说,已经推开广义相对论的一扇窗户。还有一篇,就是孙元起蓄谋已久的文章:《一种回旋粒子速加器的构想》。
说到粒子速加器,普通人还有些陌生,但在实际生活中,它却是非常普及的。比如大庇股的电视机和电脑显示屏(即crt显示器)、x光设施,都是小型的粒子速加器。
粒子速加器在二十世纪以来的科学研究中,更是不可或缺:它发现了绝大部分新的超铀元素,合成了上千种新的人工放
核素,并凭借它,系统深⼊地研究了原子核的基本结构及其变化规律,促使原子核物理学迅速发展成
;⾼能粒子速加器的发展,又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在內的数百种粒子,建立了粒子物理学。在工学、农学、医学各领域中,速加器被用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、
线消毒、无损探伤、⾼分子辐照聚合、材料辐照改
、离子注⼊、离子束微量分析以及空间辐
模拟、核炸爆模拟等方面。尤其是近20多年来,速加器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域,在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域也得到广泛而重要的应用。
事实上,孙元起在1900年公布所谓的“炼金术”即用天然放
元素放
出来的α
线轰击氮原子首次实现元素的人工转变以来,物理学家就认识到,要想进一步认识原子核结构及变化规律,必须用⾼速粒子来轰击原子核。然而天然放
提供的粒子能量有限,只有几兆电子伏特;天然的宇宙
线中粒子的能量虽然很⾼,但是粒子流极为微弱,比如能量为10的14次方电子伏特的粒子,平均每小时在一平米的面积上只降临一个,而且无法支配宇宙
线中粒子的种类↓量和能量,很难用于开展研究工作。因此为了实现有预期目标的实验研究,研制和建造粒子速加器就变得非常重要。
科学家最初的设想,是利用直线速加器速加带电粒子,粒子沿着一条近于直线的轨道运动,并被逐级速加的。可是,当需要很⾼的能量时,速加器的直线距离会很长。用什么办法来大幅度地减小速加器的寸尺呢?在1930年,耶鲁大学的毕业生欧內斯特·劳伦斯在直线速加器谐振速加工作原理的启发下,提出了研制回旋速加器的建议。就是在回旋速加器里增加两个半圆形磁场,使带电粒子不再沿着直线运动,而沿着近似于平面螺旋线的轨道运动,这种改造使得速加器的电场不至于太长而导致电场能损失,也可以逐级谐振速加到很⾼的能量,而且速加器的寸尺也大大地缩减。凭借此项发明,劳伦斯获得了第39届诺贝尔物理学奖。
孙元起在《一种回旋粒子速加器的构想》文中,就是提出这个极富设想的设计发明。
除此之外,孙元起还承担了一项艰巨的任务,就是给这本理科学报写篇卷首语。在某种意义上讲,孙元起把这篇文字看得比学报中的任何一篇论文都重要。因为它既是学报未来一段时间的办刊宗旨,也是读者对于学报的最直接印象。是宣传鼓动,大喊“科学技术是第一生产力”的口号?还是介绍眼下世界上最新的科学进展,让读者与科学界同呼昅共命运?
犹豫再三,孙元起决定写出自己最想做、一直在做、而又很难立独完成的愿望。
于是,读者在别别扭扭地打开理科版《私立经世大学学报》的时候,会看到这样的题目:《国中自然科学研究的方向…与我国有志科技救国者商榷》。在篇中,孙元起用正统读书人非常鄙薄的⽩话文,郑重地写道:
道光、咸丰以来,国中自然科学的全面落后,是显而易见的。随着西历进⼊了新世纪,这种差距不仅没有因为洋务运动的蓬
发展而缩小、消失,而且越来越大。差距的愈拉愈大,关系的是家国兴亡、民族盛衰,读书求学者无不应该时刻铭记在心。
有位学者说过,所有伟大的理论和思想,都是猜想出来的。
据已有的理论进行推理和论证,只能得出一些现有理论框架內的结论观点而已。我国中小学堂的生学,一般都是聪明过人,而且很少受到现有理论知识的束缚,加上他们年龄比欧美诸国生学大,比较成
,没准儿真的能想出一些伟大的东西。然而这些伟大的东西,一时半会儿不能给家国民族带来效益,除了增加荣誉,与家国兴亡、民族盛衰关系不大。所以,我们应该更注重实用
的科学研究。
当然,仅凭国中现有为数不多的自然科学研究者,想在自然科学领域全面开花、全面赶超,无疑是痴人说梦。可取的方法是,在一个或几个窄小的点上进行精深的研究,进而突破,通过以点带面,拉动自然科学研究⽔平的提⾼,实现全面发展。
本人虽然不才,但在西方游学多年,略有见闻。今⽇在此,不揣简陋,提出国中自然科学研究亟需关注的三个方向,与我国有志科技救国者商榷。如有可取,还望大家共同为此努力!
首先是与农业增产增收有关的科学研究。国中自古为农业大国,从事农业劳动的人口也是世界上最多的,然而四万万国民每⽇辛苦劳作,却仍然挣扎于食不果腹、⾐不蔽体的境地。有志之士无不痛心!学以致用,故而与农业增产增收有关的科学研究,是科学家关心的第一要务。在这里提醒诸君,请不要以为种地之术,国人已有数千年经验,就轻易视之。要知道,单单是作物想获得大丰收,就要涉及到生态学、⽔利工程、遗传育种、⽔土保持与荒漠化防治、病虫害防治、农业机械、农药学、土壤学、植物营养学等诸多学科,⾜以使无数学者一生为之殚精竭虑。何况此外还有畜牧、养殖、捕捞、制茶、果树等门类?
二是与工业体系建立有关的科学研究。自洋务运动在大江南北展开以后,我国的工业体系已经初步得以建立,在煤矿开采、钢铁冶炼等方面取得一定成绩。但从整体来看,还显得非常薄弱,尤其在地质学、矿产勘探、采矿工程、全安技术、金属冶金、材料加工、机械制造等方面,远远落后于西方各国。一个完整而健康的工业体系,必须由坚固而丰富的科学知识予以支撑,以积极的研究探索作为导向,才能保证持续发展下去。只顾着从外国引进、移植,只能算是鹦鹉学⾆,终究不能立独。
三是与军事战争有关的科学研究。农业增产增收、工业体系建立,若无⾜够的武力予以保障,纵然获得大成就,也不过是俎上鱼⾁,任人宰割罢了。所以与军事战争有关的科学研究,历来是各国科学家研究的重点。研究先进⾼效的
械、武器装备,更是重中之重。在国中工业体系还没有完全建立的时候,研究军工产品,类似缘木求鱼。不过,我们可以另辟蹊径,研究一种或数种具有战略威慑意义的超级武器。这种超级武器,具有普通武器所没有的強大杀伤力,比如,使用一次可以消灭成千上万名敌人,使之闻风丧胆,不敢来犯,达到不战而屈人之兵的目的。
经世大学,作为是一所以经世致用、強国利民为宗旨,以培养学术科研人才及其他学堂教学师资、企事业技术力量为中心的综合
大学,有志于在此三方面中,做出自己的贡献。希望广大读者,与我们互相切磋,共同进步,进而达到祖国形势、民人富強的目的。
后世很多科学技术史的研究学者认为,这篇文章的发表,标志着这位杰出的物理学大师的研究趣兴发生重大转变,从理论研究转为实用技术。自此,国中物理学的发展走向了一个新的阶段!。看
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