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盟员风采

结晶学之光

发布时间:2014-04-18   点击率:6384
 历经天涯海角,看贯秋月春风。

仰望白云千万里,峰峦起伏接天衢。

    余瑞璜这首述怀之作,健笔凌云,意气纵横。诗作全景式地回顾自己近百年的人生历程和世纪沧桑,也展示了一位伟大科学家刚健、道劲的生命活力和浪漫襟怀。

    余瑞璜作为我国资深的老一辈物理学家,中国科学院院士,他以奠定结晶学研究的基础而载入科学史册,并赢得了“国际第一流结晶学家”的美誉。

一、崇文书院第一名·三师考出“状元郎”

    1906年农历三月初十,余瑞璜出生在江西省宜黄县崇二都镇。

    宜黄县以宜水、黄水两河汇集为宜黄水而得名,东西有武夷山脉和雩山山脉。崇二都是个幽静的山村小镇。这里山青竹翠,山水清越,佳气葱茏。崇二都镇南端一家门楣横刻匾额“乡贤第”的宅院便是本地望族余氏的祖居。

余瑞璜父亲余元吉是个读书人,18岁以乡试第一名考中秀才,因怀才不遇,郁郁早逝。他的母亲黄凤娇是名门闺秀。黄凤娇的祖父道光年间进士黄爵兹,是清代著名的政治家、禁烟名臣,曾官拜翰林院编修、十八省主考鸿胪寺卿、刑部侍郎等职。与林则徐、魏源、龚自珍等同研经世之学,共参朝政。她的父亲黄雅树同治年间曾出任湖北太守。黄凤娇聪颖过人,知书达理。丈夫去世后独撑门户。治家教子。

在母亲和哥哥们的教育带领下,余瑞璜从小就听熟了《卫精填海》《孟母三迁》和文天祥、岳飞的爱国故事。也背熟了不少诗词古文。1917年,10岁的余瑞璜入崇文书院开始了正式读书。他热爱国文课,课余时间阅读《昭明文选》和《史记》,打下了良好的语文基础,有了一把打开数理化之门的钥匙。他爱动脑,肯钻研,数学题做得又快又准。余瑞璜是崇文书院年龄最小的学生,但他学习好,几乎每学期都考第一名。

事出偶然,余瑞璜提前上了中学。1918年夏天,他五哥参加了江西省立第三师范招生考试。得知考题,余瑞璜说:“这些题,我也能答”。并坚决表示下一年报考。

省立三师是全省有名的学堂,免费读书,每年都有很多学生报考。余瑞璜刚读完五年,离高小毕业还差两年呢!

家里人谁也拗不过他,只好任他自己补课,第二年报考。

1919年,余瑞璜只身到临川参加考试。

第一天参加没毕业学生和非本届毕业学生预考,余瑞璜考了第二名。

又参加正式毕业生预考,余瑞璜考了第五名。   

第三场“栅考”结束,全宜黄县只余瑞璜一人考中。小小年纪,他成了宜黄县的骄傲。人们交口称赞:“小娃娃,了不起!要是以前,这娃娃肯定能中状元。”

在省立三师,余瑞璜是同学中年龄最小的,也是学习最用功的。英语课,他遇到了出色的英语教师饶思诚。在原版的英语教材《泰西五十轶事》中,他学到了阿基米德定律产生的故事,也打下了扎实的英语根底。在理化课堂,东京大学毕业的傅老师给他们做了有趣的氢气实验,演示了发出电火花的静电发电。课后阅读科学名人传,他深为牛顿、居里夫人的故事所感动。在闭塞的江西临川,余瑞璜大开眼界,产生了探索自然奥秘的兴趣,完成了真正意义上的科学启蒙,也萌生了科学救国的愿望。

    此间.他常利用寒暑假游历名胜古迹,登临滕王阁,寻访王安石临川故里,开拓胸襟,体会人文意蕴。

二、东南大学方逐鹿·山外青山楼外楼

1924年,江西第三师范学校有三名学生报考东南大学(今南京大学),又是年龄最小的余瑞璜捷足先登,成了这所名牌大学的预科生。  

南京古城,虎踞龙蟠,为人文昌盛之地。紫金山、玄武湖,山光水色尽天工造化之巧。

    东南大学一年结束,余瑞璜大吃一惊。一向考试第一名的“状元”竟然成绩平常。江西省立第三师范在江西算是名校,可是与上海、南京的名校相比差了一大截。特别是南京东南大学附中考来的学生,个个出类拔萃,很难与他们竞争。

    在一次物理课堂上,余瑞璜出了丑。老师在黑板上列出一系列题目,有一个符号他不认识,举手问老师。老师以轻视的口气说:“这么简单的符号都不认识,怎么能演算习题呢?”一些同学听了老师的话,低声笑了起来,有的还以轻视的眼光瞧着他。

    余瑞璜几乎无地自容。山外青山楼外楼,东南大学这一幕,当头一棒。他自知不如人,好一阵难过。不过,余瑞璜绝不能认输。

    放暑假了,同学们都回家休假,或到外地避暑旅游。余瑞黄却憋着一口气,留下来预习功课。

    南京素有三大火炉之称,暑热难当。每天天刚蒙蒙亮,他就穿着背心短裤,跑步爬山。做完健身操,打开德文词典,阅读德文原著。余瑞璜向第二外语进军了。早饭过后,钻进图书馆,预习功课。物理、化学、微积分之外,他潜心阅读英文版参考书。有时白天太热,就改在夜里学习。一个暑假过去,他学习有明显长进。

    开学后在一次微积分考试中,题目比较难。拿到考题,余瑞璜略加思索就刷刷点点地答了起来。这时,一个毕业于东南大学附中的尖子生举手发问,认为老师的考题有毛病,因为不少题他做不出来。恰好余瑞璜已经交了卷,老师看过卷子肯定地回答:“考试题没出错,余瑞璜全做对了,而且他的解题方法比老师预计的还要好。”那个

平时很骄傲的学生羞愧地低下了头。余瑞璜聪明未被聪明误,他深刻体会到勤奋的作用。此后,他在学习上更加执着,除了物理系的必修课,他还选修了化学系的物理化学、化学热学,电机系的电机工程、发电机课,外语系的中高级英文作文。大学期间,他全面发展,为日后的科学研究打下了深厚的基础。

余瑞璜是那种思想活跃、喜欢攀登的人。

1928年夏,著名物理学家、清华大学理学院院长、物理系主任叶企荪到东南大学讲学,作了一场“光与物质”的报告,介绍了电子的波动性质和量子力学思想。报告受到物理系师生的热烈欢迎。听了报告,余瑞璜极为兴奋,心里想,真是山外自有青山在,我要是能到清华大学跟叶教授学习、研究,那该有多好啊!于是,他写信给曾在东南大学工作过,后来受聘于清华大学的吴有训先生,表达了自己的愿望。吴有训非常喜欢这个聪明刻苦的小老乡,接信后他立即向系主任叶企荪推荐,叶企荪同意余瑞璜到清华工作,1929年初,余瑞璜进入清华园。

三、清华助教论文入典·留英博士小试牛刀

    清华园,原是清朝惇王奕誴,人称“小五爷”的王府。1909年辟为游美学务处的肄业馆,后来由留美预备校发展成为文理二科门类齐全的清华大学。

    清华大学理学院聚集着叶企荪、熊庆来、吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧等一批大师级人物,他们学术水平高,科研能力强,教学有方。

    作为助教,余瑞璜师从吴有训先生,走上了从事物理实验和理论研究的科学之路。吴有训是一位善于动手的师长,他告诉余瑞璜要学

会自己动手。

    余瑞璜接受的第一个任务是制作四象限静电仪,即康普顿静电计。他独立完成第一个试验课题并大获成功。静电仪的灵敏度达到可测出三个电子的程度。

    1930年,吴有训要求余瑞璜制作中国第一个盖革计数器。这个计数器德国刚刚制成,是个对放射性元素最敏感的仪器。制作这个仪器得到的经验教训对余瑞璜一生的科学研究都产生很大的影响。   

    开始作这个实验时,余瑞璜想用宇宙线的强度来检验计数仪的精确度和可靠性。他以为宇宙线是个均匀连续的恒量,不知道宇宙线是阵雨簇射分布状态。最初,计数器的音响不是均匀连续,而是响两下停了,接着再连响几下。他对自己的计数器很不满意,认为它不准确。于是全身心投入实验室工作中,下决心一改再改。转眼三个多月过去了,仪器还未改出什么名堂。他寝食不安,人也消瘦了。

    一天深夜,他走出实验楼,到外面排遣烦躁。校园里十分静穆,只有明月在天。他踏着月光,信步走上拱形小桥。“举头望明月,低头思故乡”,小时候母亲教他的诗句又涌上心头。他拣起小石头投入水中,月影晃动一阵。又静影沉璧了。凝视着水中月影,忽然“月有阴晴圆缺”的诗句突然激发了他的灵感。我们看到的月亮随时间的变化而变化,宇宙线的强度会不会也随时间变化而变化,呈现不均匀的阵射呢?我怎么没想到这一层呢?余瑞璜茅塞顿开。

第二天,余瑞璜用镭作实验。把镭摆在很远的地方。计数器滴滴哒哒响个不停。他又用镭γ射线作源,测量加上不同数目铅片后射线强度的变化及铅片不变时的射线强度是否不变。实验结果证明了仪器的精确性和可靠性,盖革计数器成功了!余瑞璜成功了!他取得了一条终生不忘的经验。

著名科学家钱三强、周光召、王大珩在清华大学读书时,都在余瑞璜的指导下,做过这个实验,每次实验,余瑞璜都把这个经验教训讲给他们听。之后,余瑞璜又开始了氩的X光吸收和散射的科学研究。1932年,在《清华科学报告》上,他发表了第一篇学术论文《关于氩的X光吸收和散射》。这篇计算与实验结果的论文被康普顿效应的发现者著名物理学家A·H康普顿教授引用到他所著的经典著作《x光理论与实验》之中。

    面对挑战,余瑞璜从不避闪,而是迎上去,享受征服的快乐。

    1934年,余瑞璜参加“庚款”留学考试,可是他败走麦城。导师吴有训挽留他说:“你就留在清华吧,马上就可以晋升为讲师了。”余瑞璜心里憋着一股劲,对一向尊重的恩师竟然说:“你就是给我教授也不行,我非再考一次不可!”于是他就在“水木清华”对面的小山坡上支起帐棚,白天去实验室、图书馆,晚上吃过饭。就钻进帐棚苦读。清华园的荷塘小路,茂密的树丛都留下了他的足迹。1935年,余瑞璜终于如愿以偿,考取了中英庚款留学,这个名额,全国只有两个。

1935年夏,他在黄埔江畔登上英国邮轮,经台湾海峡、香港、新加坡,穿过马六甲海峡入印度洋、红海、苏伊士运河。经过漫长的海上之旅,到达英国的曼彻斯特大学。

当时,日寇已经侵占了东北三省,并继续南侵。余瑞璜满怀报国热情,决定放弃以核物理为主要内容的实验物理,而进行X光晶体学研究。他的导师是光结构分析的创始人、布拉格定律的发现者、诺贝尔奖金获得者W·L布拉格教授。

    在布拉格教授的指导下,余瑞璜进行X光结晶学研究,做了大量物理实验,成功地设计摆动晶体X光分析仪转动装置,他改进了谱仪的摆动,对需要均匀摆动的装置具有普遍意义,被国外学者采用。写出了两篇论文,发表在国际权威杂志《德国结晶学》上。他创造性地用晶体的傅氏综合图减去溴的衍射环,清除了“鬼影”,又对溴锌原子作类似处理,首次解决了结构分析中的“鬼影”问题。

    起初,布拉格对这位中国留学生的实验和发现非常奇怪,后来看到他用实验理论计算出来的结果,其强度与实验的强度完全相符,满意之余,对余瑞璜给予很高评价。

    1937年底,通过论文答辩,余瑞璜获得了博士学位。布拉格非常赏识他,希望他到英国皇家研究所工作。

    正在这时,余瑞璜接到了恩师寄自昆明的一封信。信中告诉他,日寇侵占北平后,北京大学、清华大学、南开大学联迁长沙又西迁昆明,组成了“国立西南联合大学”。并希望他继续留英学习一段时间,进行X光金相学研究。学成之后,采办必要的实验设备,然后回西南联大创办清华金属研究所。

四、西南联大结晶称一流·抗美援朝光管补空白

    1938年,欧洲上空战云密布,中国的抗日战争正打得激烈而悲壮。余瑞璜挈妇将雏辗转到越南西贡,已经是1939年年初。到达昆明西南联合大学,他已疲惫不堪了。吴有训帮助他在昆明西北郊梨烟村安了家。刚住下,他就迫不及待地找吴有训要去建清华金属研究所。他找来工人,支起架子,自制土自来水,用泥盆制成冷却装置。就这样,在日寇飞机不断轰炸的条件下白手起家建起了X光实验室。又用自制的水晶管和真空抽气机做成了中国第一个连续抽空X光管。用这个仪器为学生实验演示,给云南、贵州分析铝石矿。

    在西南联大实验室里,余瑞璜创立了“X光晶体结构分析新综合法”,继之,又提出由x光射线相对强度确定绝对强度的方法,陆续在英国著名的《自然》和《科学纪录》刊物上发表10多篇具有开创性的论文,在国际晶体学界产生强烈反响。年轻的余瑞璜在世界结晶学界脱颖而出。叶企荪、吴有训看到年轻的同事在简陋的实验室取

得卓越的成果而欣喜万分。

    英国皇家学会会员、曼彻斯特大学教授黎普森称:战争时期(第二次世界大战)你在《自然》杂志上发表的快报。开辟了X光强度统计学整个的科学领域。余瑞璜的x光新综合法的思想,已被美国麻省理工学院伯尔吉教授全文引用在经典著作《晶体结构分析》之中,称余瑞璜从相对强度导出绝对强度为“余的天才思想”,并称赞余瑞璜为“第一流的结晶学家”。

    1945年8月,日本侵略者在抗日狂飚中灰飞烟灭,中华大地日月重光。西南联大准备复员了。1946年初,余瑞璜把能带走的仪器装箱运走。他一一锁好研究室的门,关上大普及清华研究所的大门,告别了这个简陋但让他终生难忘的实验室。

1946年8月,余瑞璜全家飞回北平。出国留学3年,西南联大七年,游子终于回乡,俯视古都,泪眼模糊。

搬进清华北院,与华罗庚、朱自清、黄子卿为邻。安顿好家小,余瑞璜就与先期回校的教师挑起了教学重担。

他的课最多,清华物理系一年级的普通物理、二年级的理论物理、三年级的光学物理、四年级的原子物理一下子都压在他身上。同时还要兼任北京大学物理系、北师大物理系的课,还要把清华金属物理研究所搞起来,他成了物理系的主力教授之一。

    1948年,中国内战阴云密布,时局动荡。10月,余瑞璜应美国国务院法尔布瑞特美中交换教授讲座邀请,去麻省理工学院访问讲学。当轮船经过太平洋子午线时,遥望东方,顿起家国之思,勾起无限乡愁。于是写下了一首《海上远怀而歌》—— 

    烟水两茫茫,费思量,何处是家乡?人道是:白云深浅际,天涯海角挂斜阳。四十年悲欢离合,南北东西。又谁知,一对夫妻四个儿女,几个朋友兄弟,而今又赋仳离。

    又人生如梦,身世如寄,想明年今日,俯仰又奚如?凭栏临深碧,浪花生灭,千里接云衢!回首处,孤凫线舷,流转意低迷。    

    在去麻省理工学院途中,经加州理工学院,作了七八个月的访问讲学时,中国大陆上,辽沈、平津、淮海三大战役以蒋介石的全面溃败而告结束。又,百万雄师过大江,蒋家王朝风雨飘摇。

    余瑞璜毅然改变行程。1949年春,他以回国接家眷为由,提防美方阻挠回国。一颗赤子之心,早就飞回东方故国,飞回魂牵梦绕的清华园。   

香港,东方的明珠。雨后初晴的六月天,微风送爽,令人心神开朗。可是维多利亚湾码头的人群,却行色匆匆。

余瑞璜的夫人李宝环早带着四个儿女和简单的行李来到码头上。她们已办好了去美国的护照,没想到余瑞璜提前回国,约她从广州去香港再一同回北平。余瑞璜的行踪令他一些观望派朋友大为不解:他们是冒着战火从内地来香港这个中转站以望时局,日后准备去英美寻求前程。而余瑞璜却与他们逆向而行,去内地。他们认为,余瑞璜是中美交换讲学有影响的教授,理应留在美国求发展。就是回国也应当观察观察再定,不该匆忙去北平。余瑞璜表示:我是要回去的,我相信新中国需要科学,你们看,我的家小知道回北平多高兴啊!”

在汽笛的长鸣声中,英国泰唔士号邮轮启航了。这是第一艘开往中国解放区的轮船。它将经朝鲜的釜山开往天津塘沽港。

经过半个多月的海上航行,泰晤士号在釜山港接到国民党方面的电报,声言已封锁了渤海、黄海水域,不允许他们开往大陆。船长为了不招惹是非,决定停泊釜山,愿下船的下船,不愿下船的再回香港。

    听到消息,中国乘客异常愤怒,大家公推余瑞璜为代表与船长交涉。最后,船长答应了以余瑞璜为首的中国乘客的正义要求,高挂醒目的英国国旗,由两艘军舰护航驶向天津。

清华大学军管会主任吴晗和清华同仁钱三强、华罗庚、吕淑湘、以及闻一多夫人高孝贞,朱自清夫人陈竹隐热烈欢迎余瑞璜海外归来,并轮流为他全家接风洗尘。他们一家又住进清华北院五号,与王竹溪为邻。

清华园竹翠松青,秀丽,幽静。这才是自己的故士,这才是自己的家园。

    10月1日,余瑞璜一大早就与清华大学师生一起到天安门参加开国大典,亲耳聆听了毛主席庄严宣告:“中国人民从此站立起来了!”他感受到了中国人民的自豪。44岁的余瑞璜与祖国共同焕发了青春。

余瑞璜毫不迟疑地挑起重担,积极投身于清华大学物理系的教学工作。与冶金部副部长一起筹建中国金属学会并担任顾问。

1950年,由好友华罗庚、潘光旦等介绍加入中国民主同盟。

    抗美援朝战火燃起,他得知前线医院急需X光机,外国封锁、禁运,自己还不能制造。作为专家,他义不容辞地承担起这项任务。经过一年的反复研究、制作,终于在1951年制造出中国第一只国产X光管,并配制了简易好用的X光机,结束了中国不能制造X光管的历史。

    毛主席得知新中国制造出第一只医用X光管的消息,十分高兴,派重工业部副部长和中央科技局长专程到清华大学向余瑞璜表示感谢和慰问。周恩来还表扬了他的政治热情和研究成果。

    “祖国,我终于回来了,我要用实际行动报效您!”余瑞璜在实践着自己的诺言。

五、吉林大学创建物理系·草皮沟村理论出世难

    1952年,全国大专院校院系调整。余瑞璜说服妻子,告别心爱的清华园到长春东北人民大学筹建物理系。东北人民大学(今吉林大学)是在原东北行政学院基础上成立的一所综合性大学。同时从北京来长春的,唐敖庆筹建化学系、王湘浩筹建数学系、丁则良加强历史系。一时间,东北人大人气大增、声名远播。

    在长春这个新兴的重工业基地创建东北人民大学物理系。余瑞璜雄心勃勃。多少年来,只看人家西方的,今天,有年轻共和国的重视、支持,一定要经过自己的努力,让这个物理学家的摇篮为国家培养出一流的科技人才。

    创建一流的物理系,一定要有一支强有力的教师队伍。他奔走于北京和全国各地高校之间,很快英才云集。他们是霍秉权、郑建宣、朱光亚、苟清泉、吴式枢、高樨恩、高鼎三、谢俊民、唐立寅、陈景明。在这些学术带头人的努力下,物理系的教学科研打下了深厚基础,并为后来的发展作好了准备。

    余瑞璜马不停蹄,四面出击,购买图书杂志,武装图书资料室,几乎囊括了清华大学1930 — 1952年重要自然科学期刊。他通过学校向教育部请款,向国内外订购各种教学和科研仪器,还争取到北大、清华、燕京大学支援的仪器设备。凭着他的资望、执着和热情,中国刚刚进口的两台电子显微镜就有一台安装在东北人民大学的物理实验室。他还从清华请来玻璃器皿技师许飞龙,金工技师陈家楠,系内试验、加工设备很快配套成龙。

    作为物理系系主任,他一边抓教学,一边抓科研。他带头走上讲台,给学生讲课;组织专门委员会研究课程安排、教师进修培养、科研方向等。很快,吉林大学物理系跻身全国一流物理系行列,培养出了陈佳洱、宋家树院士,陈佳洱曾任北京大学校长。

    1956年4月至6月间,周总理在北京集中一大批各方面专家,共同制定中国12年科学技术发展规划,吹响了向科学进军的号角。中国科学技术已进入大发展时期。余瑞璜参加了这次规划活动。吉林大学化学系的唐敖庆教授,数学系王湘浩教授都参加了这次会议。在会上,余瑞璜提出了应在全国发展半导体电子学事业,及建立钛与其他轻金属合金等三个高科技研究项目的建议;并与其他科学家一起倡议,首先由北京五所高校合办半导体班,培养国家急需的半导体无线电人才。余瑞璜的建议富有前瞻性,受到肯定并被高教部采纳。

    1957年,在反右斗争中,余瑞璜凭着爱国知识分子的至诚和天真,发表“四类干部论”被认为是攻击、诬蔑党的领导干部,与“余、丁、徐反党集团”的其他成员丁则良、徐利治于1958年4月均被定为“右派”。他从一级教授降为四级,撤消了校内外一切职务。

    余瑞璜竟是反党及社会主义的右派分子!

    1960年,珍惜人才的匡亚明校长第一批为余瑞璜摘去了“右派”帽子,他当了个挂名的金属与X光晶体学研究室主任,他毕竟是个“摘帽右派”。

    1966年,“文化大革命”的风暴在北京大学掀起狂澜,吉林大学的“反动学术权威”当然不能幸免,他先于1969年秋,下放到长春第一汽车厂劳动改造,后来又下放到伊通县板石庙公社落户。

板石庙公社草皮沟村当时没有电灯,连收音机都没法听,这几乎是被现代人类文明遗忘的角落。许多插队落户的教师都感到前途渺茫,这辈子不能回城,更不要说搞科研了,讲义、文稿都糊墙、引火用了。

余瑞璜毕竟是余瑞璜。他不怕零下30多度的低温天气,在寒冷的草房里,铺开从供销社买来的“大字本”,拿出一个老算盘儿和手摇计算器,重新开始了与科学的对话。他把自己思考多年的休姆·劳赛力和鲍林理论用计算法和归纳法揭示它们矛盾之谜。经过3年多的时光。几十万个数据的计算记录在190个笔记本上,凝结成后来命名的“固体与分子经验电子理论”。这个理论,久经波折,于1978年在《科学通报》上问世。

    他在总结大量实验和理论研究资料的基础上,提出四个基本假设,构成了原子价精细结构模型。并提出了计算电子结构的方法——键距差方法。这种方法计算简易,物理意义明确,具有应用价值,开创了材料设计的新途径。

    1979年,经中共吉林省委宣传部批准,余瑞璜任吉林大学物理系第一系主任,后又兼任暨南大学、沈阳工大、吉林工大、大连工学院教授。

    从1958年到1978年,余瑞璜在政治风波中耗去了整整20年!

    1981年8月间,他去美国亚留原子能实验室参加国际电子衍射会议,去加拿大渥太华大学参加国际结晶学会议。1985年。去美国出席阿贡实验室国际中子散射学术会议。

    在国际学术会议上,中国年近八旬的余瑞璜仍然有重量,有光彩!

    余瑞璜自1955年起担任民盟吉林省第一届、第六届、第七届、第八届委员会副主委,民盟中央常委、民盟中央参议委员会委员;自1980年至1992年担任吉林省第五届、第六届、第七届人大常委会副主任。为中国民主同盟的建设和发展,为推进民主进程而殚精竭虑。

1997年5月19日,余瑞璜仙逝长春,享年91岁高龄。

余瑞璜,为科教兴国而生,在结晶学的升华中涅槃。

(作者:绳海文,写于2002年)

 

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