饶毓泰(1891—1968) 是中国近代物理学第二代教育工作者、第一代物理学家。1933 年出任北京大学物理系主任,通过广揽英才、更新实验设备、大力开展科学研究,使暮气沉沉、成立二十年来只有物理教学而无科研基础的北大物理系,短短几年间就成为国内物理学的重镇,可与清华大学物理系相媲美。
名不副实的物理“第一系”
北京大学从京师大学堂时期,就有近代物理教学,当时从事教学者主要是日本教习。1909年,学堂选派留英的何育杰获曼彻斯特大学硕士学位回母校任教,成为首位中国籍物理教员。1913年,北大理科以物理学数学门名义(二年级分为数学门和物理学门)招收本科生,宣告中国高等教育第一个物理学系正式诞生。初创时期的师资团队由夏元瑮领衔,成员包括王蓥、张大椿等人,其中多为海外本科毕业生。尽管学术积淀尚浅,这群先驱者以筚路蓝缕之志,于1916年培养出孙国封、丁绪宝等中国首批物理学本科毕业生。
1917年蔡元培执掌北大后展开全面革新,1919年物理学门升格为物理系,何育杰任系主任。这段时间北大物理系迎来黄金发展期:伯明翰大学硕士丁燮林(1920年)、芝加哥大学博士颜任光(1921年)、巴黎大学国家博士李书华(1922年)、哈佛博士温毓庆(1923年)、麻省理工硕士杨肇燫(1925年)等顶尖学者相继加盟。颜任光师从诺贝尔奖得主密立根,归国后作为系主任主导实验教学革新,自购设备,甚至亲自携带钳子、锥子等工具在课堂演示仪器制作,将美国实验物理传统深度融入教学体系。其开创性实践使北大物理教学质量大为提升,与东南大学胡刚复并称“南胡北颜”。李书华1926年担任系主任,系统引入居里夫人在巴黎大学的授课内容,开设近代物理课程。按照他自己的说法,当时北大物理系本科毕业生水平比美国本科高,比硕士稍低。
▲颜任光与李书华
可惜好景不长,1924颜任光赴卡文迪许实验室考察后转而从事科学仪器的生产与制造,教育界动荡与政府欠薪导致北京大学师资严重流失。至1928年,丁燮林、何育杰、温毓庆、杨肇燫等核心教授相继或转投中研院物理所或他校。两三年间使系主任李书华几乎成为孤家寡人,他坦言“维持各门功课的照常上课,及实验室的实验照常进行,已感困难万分”。1929年,李书华也离职去主持中法大学并筹办北平研究院。夏元瑮回国救火接任主任,仅能倚重张贻惠、文元模等未获学位的留日学者,教学水准断崖式下滑。
▲夏元瑮(1884—1944)
当北大物理系陷入师资流失的泥潭时,清华大学物理系在叶企孙的运筹下蒸蒸日上。与一直处于风雨飘摇中的北大不一样,清华有稳定庚款作为后盾,也一直将促进中国科学发展作为己任。1929年清华大学理学院成立时,物理系已聚集叶企孙、吴有训、萨本栋、周培源等顶尖学者。其后,又有赵忠尧、任之恭相继加入,其师资阵容已超越北大鼎盛时期。
到1930 年左右,清华大学物理系教授们已经有不少科研成果在国际学术界发布,显示出科学本土化的成效,还培养出王涂昌、周同庆、施士元、冯秉铨、龚祖同等杰出学生,而北大物理系主事者还是夏元瑮、张贻惠这样的老一辈纯粹物理教育工作者,甚至堂堂物理“第一系”需要借助他系才能完成必要教学,显然北大物理系的发展到了必须改弦更张的关键时期。
饶毓泰临危受命
1930年12月,蒋梦麟出任北大校长,开启稳定发展时期。1931年北大与中基会设立“合作研究特款”,五年间每年各拨款20万元用于研究教授聘任及设备图书购置。与此同时,蒋梦麟大刀阔斧对北大进行整顿,解聘一些不很称职的教员。物理系在此背景下启动师资更替:1930-1931年间张贻惠、文元模、夏元瑮相继离任,由时年27岁的哥伦比亚大学博士王守竞接掌系务。王守竞系北大首位拥有重要科研成果的系主任,留学时加入理论物理的“狂欢”,在量子力学方面颇有成绩。他在任期间创设光谱实验室,开设量子力学等前沿课程,推动课程体系现代化。然1933年夏,王守竞转投航空工业研发,致物理系仅存龙际云等三名教员,教学研究再度陷入停滞。在蒋梦麟与理学院院长刘树杞寻觅物理系的领军人物过程中,饶毓泰这位一手创建南开大学物理系,并有很好科研成就的人才进入了他们的视野。
▲蒋梦麟(1886-1964)
饶毓泰1891年生于江西临川,1908年入上海中国新公学,与胡适等人交好。1913年公费留美,先后就读加州大学、芝加哥大学,1917年获芝加哥大学物理学士。1922年获普林斯顿大学博士学位,师从K.T.康普顿完成低压电弧研究,留美期间被胡适等赋予“将来之大科学家也”的期许。
1922年,饶毓泰归国创建南开物理系,培养出吴大猷、陈省身等英才。到1929 年,饶毓泰在南开物理系辛苦耕耘七年,援例可以休假或外出进修。也许是有感千回国七年专注于南开物理系的发展,而在学术研究上未能有所作为,他申请中基会资助赴德研究。访学期间,饶毓泰先后在莱比锡大学、波茨坦大学天文物理实验室工作,专门从事原子光谱在电场下的斯塔克效应研究,发表论文多篇,有力地支待了海森堡的量子力学微扰理论,开创了中国光谱学研究的先河。
▲青年饶毓泰与胡适
1932 年8 月,饶毓泰回国,专任北平研究院物理研究所研究员,给研究院从英国购买了摄谱仪和真空光谱仪,继续从事在德国开启的光谱、斯塔克效应研究。正是在这个位置上,他收到了蒋梦麟的邀请。1933 年的饶毓泰42 岁,正处于年富力强阶段,此时的他不仅有教育行政能力,也有较强的科研能力,完全可以将过去仅有教学而没有科研的北大物理系带上教育与科研共同发展的正道上。
饶毓泰在南开七年,深知大学教学工作之繁杂,使他完全抛弃了科研。因此1932年回国,他没有回南开,而是选择了专门研究工作。在北平研究院,他与李书华、严济慈等共事非常愉快,研究工作有条不紊地进行,1934年的研究计划也已周详制订。这次,他愿意出任北大物理系主任,重作冯妇,“自寻苦恼”,实在是因为北大物理系负责无人,北大“诸友厚谊,情难固辞”。他的预想是在北大的教学,不妨碍他在研究院的研究,因此希望李书华同意研究院研究计划继续不辍,北大方面校长蒋梦麟、理学院院长刘树杞都已同意。这样,他在研究院的薪水可以节省下来用于研究院,而且研究院与北大的合作可以更加密切,收到“两全其美”的效果。另外,他曾于1932 年到北大授课三小时,从德国一回来,就与北大建立了比较密切的联系。
无论如何, 1933 年10 月,饶毓泰就任北大物理系主任,走上了领导北大物理系的岗位,并从此将余生完全奉献给了北大。
物理系重焕生机
吴大猷曾说,北京大学物理系1933年改组后,才培养出人才:“在这整个阵容改变之前,根本没有多少后来与中国物理学的发展有重要关系的人出来,只有出来一两个念物理的人。北京大学真正开始做些研究工作,训练出来几个学生,也是在1934年之后,……从这个时候起首,北京大学才可以说有一个现代化的物理系。北京大学可以说是最早有物理系的大学,1930年代以后,这个物理系成为中国物理的中心之一。”北大物理系这个转折性的改变,饶毓泰在其中起了关键性作用。
首先是人才的聘请与教师队伍的重建。同年随饶毓泰到北大的有朱物华、周同庆、张宗蠡。1902年1月生于江苏扬州的朱物华,1926年获哈佛大学博士学位,回国后先后在中山大学、唐山交通大学任教,1933年来北大任教授,翌年任研究教授,直到抗战胜利后到交通大学任教,是我国电子学科与水声学科奠基人之一,1955年当选中科院学部委员。周同庆,中国光谱学奠基人之一,1907年12月生于江苏昆山,1929年清华毕业留美,1932年获普林斯顿大学博士学位,指导老师与饶毓泰一样为K.T.康普顿,1933年经欧洲回国,应聘北大担任物理系教授,1936年离开到中央大学任物理系主任,1955年当选中科院学部委员。生平不详的张宗蠡是严济慈内弟,来校任教授,1936年离开到四川大学,主要从事光谱学研究。
1934年,饶毓泰在南开的得意门生吴大猷来校任教授。吴大猷,1907年9月生于广东番禺,1925年入南开大学矿科,后转入物理系,随饶毓泰学习多门物理课程,1931年经饶毓泰与叶企孙荐举,获中基会乙种研究奖助金留美,1933年获密西根大学博士学位,博士论文预言了超铀元素的原子光谱,1934年应饶毓泰召唤来到北大。1936年,饶毓泰南开大学门生、拉曼光谱学家郑华炽从中央大学转来北大任教。郑华炽,1903年生于广东中山,1928年南开毕业后留学德国,先后在多所大学学习,1934年获工学博士学位,并在法国从事光谱学研究,1935年回国任教中央大学,次年转北大,直到1952年院系调整到北京师范大学,期间担任过西南联大物理系主任、代理教务长、北大教务长等职。
▲1937年3月,饶毓泰、郑华炽、吴大猷于北京大学
这些新任教授,除生平不详的张宗蠡外,均在国外获得博士学位,展现出高学术水平,且除朱物华外,与饶毓泰一样,都有共同的研究领域——光谱学。当时,系里还有副教授龙际云、张珮瑚,助教赵广增;饶毓泰从毕业生中选拔沈寿春、江安才、薛琴访等优秀学生做助教,使师资队伍得以扩充,且形成老中青梯队。饶毓泰在教授治校的北大如鱼得水,1936年7月兼任理学院院长、理科研究所主任,还先后出任多个委员会委员。
当然,作为一个大学系科,重要的日常事务是教学与人才培养。北大物理系的课程体系在饶毓泰时期已较为完备,1934—1936年的本科课程涵盖普通物理、力学、电磁学等多门理论与实验课程,研究生课程则包括理论力学、数学物理、量子力学等,充分反映当时物理学发展前沿,且依教授专长编排。如周同庆讲授电磁学、分子运动论等,郑华炽讲授拉曼效应等课程。
▲1935-1936年物理系本科必修课程一览
饶毓泰到北大后,第一年着重整理课程与添置设备,如扩充机械工作室、建筑常温度室、设计分光实验室等。在教学理念上,饶毓泰要求学生在实验室里要有创新精神,不能完全根据讲义,将自己束缚与禁锢;张宗蠡指出北大物理仪器设备精良,但是学生们没有充分利用;张珮瑚提到北大物理系已减少功课时间,要求学生少抱怨、多学习,少受教材束缚、多创新,少好高骛远、多脚踏实地。
吴大猷称饶毓泰精通多门外语,国文根底好,虽讲授缺乏“深入浅出”的口才,但学术理解深、求知态度诚,具欣赏与尊敬学术及严正不阿的人格,受同辈尊敬。沈寿春说他循循善诱,启发学生学习自觉性和兴趣,教导看参考书、记笔记的方法,作业要求严格,曾因学生未按要求做好衍射光栅光强分布图而退回全部作业。饶毓泰上课全用英文,常向学生提问,给分结合平日提问情况。
在饶毓泰、朱物华、吴大猷、周同庆、郑华炽等教授与青年教师的共同努力下,北大物理系培养出一批青年才俊,如马仕俊、郭永怀、虞福春等。马仕俊在吴大猷指导下读研究生,后留英在剑桥大学获博士学位,回国任教西南联大时已小有名气,对介子场理论和量子电动力学多有贡献,杨振宁曾跟随他学场论。虞福春1936年毕业考上研究生,后因抗战滞留北平,1939年夏天在饶毓泰资助下到西南联大物理系任教,成为在校时间最长的年轻人。
当时学生这样看待饶毓泰及其主持的物理系:饶毓泰“是一个不爱多说话的人”,“每天早上穿着整洁的西服,高跷腿儿坐在洋车上直达二院的,便是他”,“他现在是理学院院长”。“物理系的各种实验,可真是令人头疼,要把得数做到分亳不差,那简直是妄想”。“总之,理学院同学的生活是机械的、呆板的,性情也是固执的、冷酷的。正因为如此,他们没有阔少气。没有名士派头”。这些述说可谓相当逼真而传神。
▲1913-1937年年期间北大物理系新生及毕业生
饶毓泰认为大学从事科学研究对保持学术水准至关重要,即使条件困难,也身体力行带领教师科研,使北大及西南联大物理系科研成果突出,培养大批人才。到北大第一年,因无分光学设备,仍与吴学蔺在北平研究院物理所研究拉曼效应与电溶液构造,成果报告于中国物理学会第二次年会。北大购置分光仪器后,该项研究继续进行。
作为学术机构领导人,饶毓泰更注重领导团队在科学前沿奋进。他将原子、分子结构及光谱研究定为北大物理系主要方向,改建实验设施、购置仪器,扩建金工车间。从德国购进Steinheil大型摄谱仪,英国Hilger购得玻璃摄谱仪等仪器,委托吴大猷购买高分辨率凹面大光栅并建光栅室,还设计制造了磁场高达6000高斯的线圈。
▲20世纪40年代的物理实验室
在这些设施基础上,饶毓泰与团队几年间取得重要科研成就。1931—1940年北大物理系发表论文50篇,其中1933—1939年46篇,作者队伍涵盖教授、助教、学生。研究集中在光谱学和分子、原子结构方面,如饶毓泰对多原子分子斯塔克效应的研究,周同庆和赵广增对汞分子光谱的研究,吴大猷等对多原子分子光谱及拉曼光谱的探究。吴大猷还进行了氦原子双激发态、原子电子亲和性等理论研究,为撰写名著《多原分子的结构及其振动光谱》奠定基础。朱物华和张仲桂从事滤波器特性研究,张宗蠡从事应用光学等研究并编写教材。
在吴大猷建议下,北大、清华物理系与北平研究院物理所组成联合物理研讨会,开创中国物理学研讨会先河。在饶毓泰领导下,北大物理系在师资队伍、人才培养、实验设备、科研氛围和成就等方面,成为与清华物理系相媲美的机构,科研成就还引起来华讲学的玻尔注意。
▲1937年玻尔访问北大,蒋梦麟(前排左6),饶毓泰(2排右3),吴大猷(前排右6),郑华炽(前排右4),夏元瑮(前排右2)
对物理系未来发展,饶毓泰也有自己的规划。1937年初,为扩充设备鼓励毕业生研究,蒋梦麟向中英庚款董事会请款,其中物理系购买仪器设备经费10万元,以将北大建设为一个“原子物理学与分子物理学之研究实验室”。可见,饶毓泰并不是一个目光短浅,仅仅盯住自己研究领域与研究专长的学术机构领导人,他深知物理学研究的前沿及其发展方向,计划在已有光谱学与原子分子结构研究基础上进一步扩展研究领域。他作为一个学术机构领导人的广阔视野与敏锐眼光在战后欲将北大物理系建设成为世界原子物理学中心的计划中表现得更为充分。但因各种原因,这一计划最终未能实现。
从饶毓泰主持北大物理系后北大物理系的发展史可以看出,一个学术机构的发展除需要比较稳定的外部环境之外,更与领导人有密切关系:首先,领导人自己要安心于位置,不能信奉“价值在流动中体现”这样“不断转会”的候鸟式生活,这是前提条件;第二,领导人自身必须兼具行政领导与科研能力,两者缺一不可;第三,领导人需具备广阔的视野与敏锐的学术感知力,能看准学术发展的方向与前沿,不能固守已有成果,缺乏创新精神;第四,领导人必须有“公心”,要从学术机构发展出发,而不是根据自己的研究领域、研究专长与研究兴趣出发规划机构的学术发展。
更详细的内容可参见:张剑.饶毓泰与北京大学物理系[J].科学文化评论,2015,12(06):71-92