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赤胆忠心爱国情——中国核物理先驱赵忠尧

文、图/宦玉娟

 

提及上世纪留学欧美归国建设的青年科学家们,所有人都会想到钱学森、邓稼先、朱光亚等前辈。在这群赤诚的归国科学家群体中,还有一位低调的核物理学家赵忠尧。他放弃美国优渥的生活环境、领先的科研条件,在新中国百废待兴的岁月里选择从海外归国,将个人理想与祖国命运紧紧联系在一起,这种赤胆忠心的爱国主义精神,值得我们永远学习。

 


赵忠尧(1902-1998)(来源:郑志鹏《难忘赵忠尧老师对我的谆谆教诲——纪念赵忠尧先生诞辰120周年》刊登于《现代物理知识》2022年6月25日第63页)副本.jpg

赵忠尧(1902-1998


时代变革中成长

1902年6月27日,赵忠尧出生在浙江诸暨市城关镇的赵家弄堂里,父亲是一名自学成才的乡村医生。受当时新思潮影响,面对积贫积弱的国家局面,赵忠尧的父亲赵继和很想为国家效力,但作为一名乡村医生却心有余而力不足。因此,赵继和将报国热情全都寄托在下一代身上,在子女教育方面要求儿子努力读书,将来学有所成,报效国家。

赵忠尧出生时,母亲已是四十多岁的高龄产妇。作为家中最小的孩子,赵忠尧自小身体羸弱,父母亲尤为担心他的身体长成,平时生怕磕着碰着,从不让他参加劳动和锻炼。也正因如此,赵忠尧很少出来与同伴玩耍,加上父亲严厉的管教和当地自古以来的尚学风气,赵忠尧几乎是在传统儒学经典中度过童年。小时候的赵忠尧不仅能背诵大量耳熟能详的诗歌、散文,还能写出对仗工整、充满涵义的古体诗、近代诗。除此之外,赵忠尧还阅读了大量历史演义、侠义类小说,这使得他的语文成绩远远超出同龄人,也让他接受到了中国传统道义教育,这对赵忠尧人格、思想的成型有着重要影响。

赵忠尧的童年时期,正是中国传统教育体制被打破、现代教育体制得以建立与完善的时期,也正因新时代的教育体制变革,为他此后从事核物理事业奠定了教育体制基础。1916年,14岁的赵忠尧进入当地最能体现社会新思潮的诸暨县立中学读书。进入中学后的赵忠尧面对熟悉的国文、新颖的理科,更加充满学习乐趣。此时,自小就打下的国文基础发挥了重要作用。老师发现赵忠尧的国文功底较好,更加重视培养他这方面能力,经常给他单独辅导,这就形成一个良性循环,使赵忠尧的国文越来越好。

由于传统国文具有几千年的传承,相比引进不久的自然科学而言,学生们更能接受国文,因而大多数学生都存在文科不错,理科欠佳的现象。但赵忠尧却是个例外,他对物理、化学这类实验课程充满浓厚兴趣,具有强烈的求知欲。他也因不偏科而成绩名列前茅,在入学后一年就获得了免收学费的奖励。

四年中学学习,为赵忠尧打下向更高科学领域冲击的基础。毕业后,他面临着南京高等师范学校、浙江工业专门学校、法政专门学校等3所高等院校的选择。最终,在父亲建议下,赵忠尧选择了南京高等师范学校。该校设有文史地和数理化两个学部,由于当时的社会风气仍然是重文轻理,在不知前途命运的情况下,赵忠尧仍将数理化学部作为第一志愿填报。事实证明,这一选择不仅符合未来形势发展,也符合他自身发展。

刚进南高师的第一年,赵忠尧便碰到了学习生涯中的第一个难题:英文物理课本。虽然在诸暨县中也学习了英文,但比起来自大城市甚至在市立中学已经学过相关课程的同学来说,赵忠尧仍然感到有些许吃力。经过刻苦努力,赵忠尧很快就适应了纯英文物理教程的授课方式,不仅物理成绩优秀,英文也突飞猛进。


青年时期的赵忠尧(来源:张杰《思贤思齐 再接再厉——纪念赵忠尧先生诞辰120周年》刊登于《现代物理知识》2022年11月25日第12页).jpg

青年时期的赵忠尧


1921年,赵忠尧进入南京高等师范学校的第二年,南京高师就扩建为国立东南大学。当时东南大学的自然科学氛围浓厚,被称为“中国自然科学的发祥地”,这更加坚定了他学理的选择。赵忠尧认为科学实验非常重要,化学系是当时东南大学实验最多的系,又有孙洪芬、张子高等著名教授,因此他选择在化学系学习。虽然赵忠尧选择了化学系,但他对物理、数学的学习一刻没有放松,成绩始终名列前茅。最后,他仅用三年半的时间就达到了南高师毕业所需学分。

当时的赵忠尧很想继续本科课程,奈何父亲刚刚去世不久,家中经济条件不允许,他便前往浙江湖州第三师范学校当数理化教员,也算是遂了父亲在世时的心愿。

当时,全国都在推广理科教育,理科教员十分稀缺。赵忠尧到了学校,才发现自己是该校唯一一名理科教员,他承担了全校所有数理化课程的教学任务,工作虽然辛苦,他却非常珍惜这个颇能锻炼自己的工作岗位。由于当时仍然充斥着守旧派与革新派的激烈斗争,半年后,赵忠尧作为革新派请来的教员被解雇了。

失业后,向往继续深造的赵忠尧便给时任东南大学理学院的院长孙洪芬教授写信,希望能成为母校理科方面的助教。当时的物理助教并不多,赵忠尧物理又学得好,东南大学便聘请他从事助教工作,他便由化学转向了物理学研究。在东南大学任助教的一年里,赵忠尧边当助教边学习本科课程。当1925年赵忠尧离开东南大学时,他已顺利补足本科所需学分,达到了东南大学本科毕业要求。

 

走上物理之路

在东南大学当助教期间,赵忠尧主要给中国物理界归国老前辈叶企孙准备物理实验。叶企孙对认真踏实的赵忠尧很赞赏。1925年夏,叶企孙前往北京到清华学堂任教,便将赵忠尧也一并带去了清华。到清华的第二年,赵忠尧由助教转为正式教员。工作之余,赵忠尧不断搜集并学习当时最新国外相关教材,并补充学习了力学、电学、数学等与物理相关的课程;为看懂最新国外相关研究,甚至补习了德文、法文。在不断开阔眼界的过程中,他深感国内大学与欧美国家之间的理工科水平存在着巨大差距。赵忠尧认为要想民族富强,必须要有发达先进的科学,便决定到美国,学习最先进的物理知识。


1928年赵忠尧在加州理工学院(来源:丁兆君 、李守忱《赵忠尧:科教报国志,赤诚爱国心》刊登于《百年潮》2022年11月4日第83页).jpg

1928年,赵忠尧在加州理工学院


为去美国留学,赵忠尧申请了清华大学国外半费补助金,更是拿出自己所有积蓄,又跟亲朋好友借了一些,才凑够了留美经费。赵忠尧是个乐于助人的人,为帮助经济上更为困难的同胞,到美国后,在自身经费困难的情况下,他仍将清华半费补助金让给了另一位更需要的留美同胞。由于父亲去世多年,两个姐姐嫁得较远,临行前,赵忠尧将新婚妻子郑毓英接到诸暨,照顾70多岁的母亲,解决了他留美求知的后顾之忧。

1927年秋,赵忠尧带着简单的行李,告别祖国亲人,跨越大洋,来到加州理工学院,跟随诺贝尔物理学奖获得者密立根教授攻读博士学位,他意识到自己即将接触到世界物理科学的最前沿,为得到密立根教授这样的物理大师的肯定和信任,赵忠尧一刻不放松地学习,并将实验物理研究作为此后的研究方向。

为培养、锻炼自己的实验技术和动手能力,赵忠尧从紧张的经费中划出25美元买来一辆破旧的福特小汽车,请美国朋友教他修理汽车。在不断修理、使用的过程中,赵忠尧不仅收获了这位美国朋友的友谊,更是提高了在机械方面的动手能力。这辆本应报废的福特汽车就这样开了一年多,足见赵忠尧钻研技术的精神。

此时,前沿物理研究已进入粒子物理世界研究。在学完一年基础课程后,密立根教授给赵忠尧出了博士论文题目:利用光学干涉做实验。赵忠尧觉得这个题目太简单,不能学到更多科学技术,便鼓起勇气让导师给他换一个更难的题目。这次导师给出的题目是“硬伽马射线在物质中的吸收系数”。正是通过该实验课题,赵忠尧发现了硬伽马射线通过重物质产生的反常吸收和特殊辐射,这是正负电子对的产生和湮灭过程的最早实验证据。赵忠尧在物理实验中第一次捕捉到正电子,是世界物理学界第一个观测到正反物质湮灭和第一个发现反物质的科学家。此后,又有两人做过相关实验,但因一人实验做错,一人仪器灵敏度不够,导致均没能获得赵忠尧的实验结果,后又因一系列其他原因所致,赵忠尧与诺贝尔物理学奖失之交臂。在所有人为之惋惜时,赵忠尧却淡然处之、毫无怨言,一如既往地在科学研究领域深耕。

结束在加州的学习后,赵忠尧又前往德国,在哈勒大学物理研究所工作了一年。1931年,赵忠尧赴英国剑桥大学卡文迪许实验室,与原子核物理大师卢瑟福教授一起工作。原本赵忠尧想留在英国多做一些科研工作,但他从报纸上看到“九一八”事变爆发,内心极为震动。这年冬天,赵忠尧毅然选择回国。归国后,他在清华大学担任物理系教授。当时,中国的核物理研究仍处于一片空白,赵忠尧回来后开设了我国首个核物理课程,主持建设了我国第一个核物理实验室。

抗日战争爆发后,赵忠尧先后在云南大学、西南联大、中央大学任教。因战争期间条件艰苦,无法做实验,他便将实验方案写出来在国外期刊上发表,以各种方式保持对物理研究的持续追求。

 

二次赴美

1946年,美国为彰显自身实力,邀请二战胜利国英、法、苏、中赴美观看在太平洋比基尼岛上进行试验的原子弹爆炸,赵忠尧以观察员身份被邀请前往参观。当原子弹爆炸的蘑菇云升起时,其他国家的代表都欢呼惊叹,只有赵忠尧沉默不语,他想到了仍处在战乱中、科研落后的祖国。赵忠尧将目测到的数据默默记在脑海中,心想祖国何时才能释放这样令全世界瞩目的巨大能量。观看完毕后,其他国家的代表们都去游山玩水,赵忠尧却回到母校加州理工学院,成为导师密立根教授的工作助手,他想利用工作多接触试验设备和相关核心图纸。

在赵忠尧赴美前夕,当时中国著名物理学家萨本栋教授委托他到美国后想办法购买一批物理实验设备和科研器材。赵忠尧到美国后,萨本栋教授分别汇款5万美元和7万美元给他作为购置经费。研究核物理的都知道,要想展开实验,最起码要有一台加速器。当时美国已着手建设高能加速器,但哪怕是购买一台完整的200万电子伏静电加速器都得40万美元,况且美国禁止此类尖端技术设备出口。萨本栋教授委托的这12万美元连一台普通加速器都买不起,更何况还需购买国内稀缺的其他科研设备,但赵忠尧深知萨本栋教授能筹得这笔钱款已实属不易,只能尽全力用好这笔经费。

思来想去,赵忠尧决定将相关技术参数背熟于心,在美国购买、定制国内无法生产的精密部件,想办法托运回国,最后在国内自己制造规模虽小但结构较为先进的高气压静电加速器。当时很多人劝赵忠尧应该在美国做出点成绩,不应把时间、精力浪费在出不来成果的加速器上。赵忠尧却认为,一个人在国外做出的成绩只属于个人荣誉,却不能提升整个中华民族的科技水平,也不能给国家带来富强。他希望能在中国建立起核科学的试验基础,展开研究工作并培养相关人才。

在导师密立根教授手下工作不久,赵忠尧迫切希望前往美国劳伦斯教授的辐射实验室。但此时美国原子能委员会正在解除所有管辖下核物理工作实验室的外籍科学家,赵忠尧被拒之门外。赵忠尧辗转来到麻省理工学院机电系静电加速器实验室,实验室主任屈润普教授十分支持赵忠尧的工作,不仅给予他相关资料,还为他介绍专家进行具体设计,甚至将实验室一台旧大气型静电加速器作为废料转给赵忠尧做实验。当时,诸如钱学森、林家翘、朱兰成等中国教授、学者聚集在麻省理工学院和附近的哈佛大学,大家经常一起欢聚畅谈,赵忠尧的住所常常“客满”,成为中国学者们聚会的中心。


1950年赵忠尧回国受到热烈欢迎(前排右二)(来源:王渝生《发现正电子第一人 与诺奖失之交臂 中国核物理奠基人加速器建造先驱》刊登于《中国科技教育》2022年10月15日第77页)副本.jpg

1950年,赵忠尧回国受到热烈欢迎(前排右二)


1947年春,赵忠尧来到拥有两台质子静电加速器和一台回旋加速器的华盛顿卡内基地磁研究所访问,他在这里边进行静电加速器设计,边采购电子学仪器相关零星器材。半年后,质子静电加速器的机械设计完成了。赵忠尧又返回麻省理工学院,一边在物理系宇宙射线研究室开展混合宇宙射线簇射研究,一边为加工那台加速器奔忙。由于加速器上的机械设备型号都是特种的,用量不大且精度要求高,不少工厂不愿意接这种赚不了大钱的活。赵忠尧为此日夜奔走,最后终于有一家飞机零件制造厂愿意以合理价格代为加工。在加工加速器零件过程中,赵忠尧继续进行宇宙射线相关研究,并将自己的研究成果《混合宇宙射线簇射》发表在美国《物理评论》期刊上。

第二次在美期间,为获取学习与咨询机会,换取相关电子学仪器和其他科学研究零星器材,同时也维持个人生活开支,赵忠尧就这样在各个著名加速器、宇宙射线、核物理等实验室或研究所“打零工”。四年时间里,赵忠尧不计个人得失,持续努力赶在物理学研究最前沿,不仅在核物理领域取得诸多重要成果,也为日后祖国的核物理发展奠定了坚实基础。

 

艰辛回国路

1949年10月1日,伟大的中华人民共和国诞生了。远在大洋彼岸的赵忠尧听到新中国成立的消息更是兴奋不已,父亲曾经教导的家国天下之志在他心中翻涌。赵忠尧急切希望能尽快回到祖国怀抱,建立属于新中国自己的核科学研究体系。当时已经进入南京大学学习的赵忠尧大女儿赵维志也写信给他,热切盼望父亲能赶快回国建设新中国。

聚集科技人才,是新中国进行科技发展最关键的任务,也成为新中国领袖们极其重视的问题。新中国的成立震撼了海外求学的优秀科学家们,他们满怀希望,迫切想回到家乡建设祖国。美国为全面封锁新中国,采取种种措施阻挠留美学生归国,一时间大批留美学者滞留美国,回国之路日益艰难。

1950年3月,赵忠尧正式办好回国手续,但直到8月份,他才拿到途经香港回国的过境许可证。在此期间,预感回国不易的赵忠尧提前将在美期间购买的各种科学器材先行打包托运回国。结果,美国联邦调查局却盯上了这批器材,不仅私自开箱检查还派人调查这批器材的来历、用途。最后,这批大小30余箱的器材还是被扣留了部分,其中包括麻省理工学院宇宙射线实验室焊接的4套电子线路,这使赵忠尧异常愤懑。

1950年8月29日,赵忠尧和钱学森、邓稼先等人终于登上美国“威尔逊总统号”轮船。刚上邮轮,美国联邦调查局的特工就上来带走了钱学森,并把赵忠尧搜集的公开出版的物理书籍、期刊全部没收。该船途经日本时,以为躲过一劫的赵忠尧和罗时钧、沈善炯还是被驻日美军带下船扣押起来,大件行李也被扣下接受检查。被关押的日子不好过,但作为中国科学家,赵忠尧坚定正确立场,严正抗议美国无理拘禁。此时,与美国沆瀣一气的台湾当局也来劝说赵忠尧回美国或到台湾,被他一概拒绝。

赵忠尧等三人在日本被无故扣留的事情,很快在国内引起强烈反响,人民政府、科技界人士和各人民团体纷纷抗议美国政府的无理行径。党和国家领导人积极设法营救,国际舆论对此强烈谴责,世界科学组织纷纷通电抗议,加州理工学院的师友们也予以声援。最后,美国当局迫于各方压力,不得不释放赵忠尧三人。但美国却没有让他们回国,而是以改善生活条件的借口将他们送到台湾驻日代表机关。赵忠尧对此直接表示,如果要送他去台湾,他宁可进监狱。同年11月15日,赵忠尧终于恢复了自由,5天后得以离开日本,取道香港回国。过境香港时,赵忠尧又被当时的港英当局用过境证有问题的借口无故扣留几天。

1950年11月28日,历经磨难的赵忠尧终于回到阔别多年的祖国,所到之处受到人民群众热烈欢迎、亲切慰问。他在《我的回忆》中写道,“自己向来未曾经过大的场面,又惭愧没有为人民做过多少事,心情很是兴奋与不安,只想尽快投入到具体工作中去,为新中国的科学发展出力。”他将所有从海外带回的设备、零件全部捐献给中科院物理研究所。当时美西方联手对我国进行全面禁运,正是依靠从美国带回来的这批器材,赵忠尧主持建成了新中国第一台加速器、第一个核物理实验室,成功开始了新中国自己的核物理研究。在主持核物理研究过程中,赵忠尧带着青年物理研究员们白手起家,他追踪科技前沿,把握大方向,放手鼓励年轻人大胆干,为国家培养了大批优秀物理学人才。

事业上,赵忠尧是为国家做出突出贡献的核物理学家;生活中,他则是善解人意的丈夫、严格的父亲、关心青年成长的长者。赵忠尧对妻子郑毓英的默默奉献充满无限感激;重视对子女的教育,积极引导子女身体力行、自己动手;对周围生活困难的科技工作者给予及时的帮助,所有与赵忠尧相处过的人都能从他身上感到温暖与向上的力量。

1998年5月28日,97岁高龄的中国著名核物理学家赵忠尧与世长辞。热爱祖国、热爱人民、热爱科学、热爱教育的赵忠尧先生一生为我国核物理研究事业兢兢业业、无私奉献。我们后人不仅要缅怀他为我国核物理研究和教育事业做出的巨大贡献,更应学习他为人朴实、忠于科学的科学家精神。

(图片来源:《现代物理知识》《百年潮》《中国科技教育》)