百年清华

——科学家教育家吴有训博士诞辰110周年纪念

魏永康

吴有训，字正之，1897年生，江西高安人。从少年时起，即勤奋刻苦学习。1912年入瑞州中学，1916年考入南京高等师范学校理化部，1921年考取江西省官费留美奖学金，1922年入美国芝加哥大学攻读物理，1925年获博士学位。1926年回国，1928年任清华大学物理系教授，1932年参与建立中国物理学会，1934年出任清华大学物理系主任，1936年出任清华大学理学院院长，1938年出任西南联合大学理学院院长，1945年出任中央大学校长，1948年当选首届中央研究院院士。1950年5月出任中国科学院近代物理研究所所长，1950年12月出任中国科学院副院长，1955年当选为中国科学院学部委员，1977年11月在北京病逝。

吴有训五十年代照

1958年吴有训（左2）陪同毛泽东主席参观中国科学技术成果展览

1971年8月吴有训（右2）夫妇与杨振宁（左1）在北京寓所合影

康普顿—吴有训效应

十九世纪中叶，晚清政府在严重的内忧外患形势下，被迫开始了一场“师夷长技以制夷”的洋务运动，现代的西方科学文化技术亦有机会输入中国。1899年，在德国科学家伦琴发现X射线仅四年后，位于上海的江南制造总局即组织翻译了一本美国人编写的介绍X射线的书籍，并起了一个非常形象的中文书名《通物电光》。这本书在当时的中国非常流行，1912年在瑞州中学开始接受现代科学启蒙教育的少年吴有训也有幸读到了这本书，书中介绍的这种人的眼睛看不见的神奇光线却能够透过物障看穿人体的结构，穿透金属看到其内部的缺陷，这神奇的通物电光（X线）给少年吴有训留下了深刻的印象。

1918年，青年吴有训就读的南京高等师范学校（现在东南大学所在地）聘请了刚从美国留学归来的胡刚复博士任物理学教授，胡教授在南京高等师范学校内建立了我国第一个大学物理实验室。当时正在该校读三年级的吴有训在胡教授的实验室里第一次看到了少年时读过的《通物电光》一书中所描述的X线发生装置实物和用X线拍摄的人体骨骼照片，也第一次从胡教授那里听到了爱因斯坦相对论、光的波粒二象性假设、量子假设等等新奇的现代物理学概念。有一次学校根据胡教授的要求购进了一批新的物理实验设备，其中有一台仪器缺少一个台子摆放，吴有训看在眼里，记在心里，他在课余时间找来些木料，很快钉成了一张高矮适度，宽窄相宜，且非常结实的木台子。每次上物理实验课，吴有训总是带上本子，认真作好记录，将实验结果与理论值相对照，完成物理实验后，总是把实验器材擦抹干净，摆放整齐。这些看似平常的举动和表现，却给胡教授留下了良好和深刻的印象，他发现了吴有训对于物理学实验的殷切渴望和很强的动手能力，他认为吴有训善思考，精细、检点，日后必成大器。胡教授破例允许吴有训在课余时间单独进实验室开展自己感兴趣的物理实验。物理学研究是一门实验性极强的自然科学，胡教授给予吴有训的赏识和特殊关照，极大地提升了他对物理学的认识水平和实验技能，达到了远非其他同学所能及的地步。

1920年7月，吴有训从南京高等师范学校毕业，他在胡刚复教授指导和帮助下，加紧研习英语和德语，并于1921年7月考取了江西省官费留学名额，被美国芝加哥大学录取，研读物理学。

上世纪20年代的美国芝加哥大学是当时世界核物理学研究的一个中心，名教授云集。年轻的康普顿博士于1923年带着他的一些初步研究成果来到芝加哥大学作物理系教授。

由于当时中国的大学还没有建立学位制度，吴有训于1922年来到芝加哥大学后，先插班就读本科四年级一年，于1923年取得学士学位。然后进入芝加哥大学研究院继续攻读硕士和博士学位，很幸运，他被选中成为康普顿教授的研究生。

当时康普顿专注于X射线散射的实验研究，他发现用单色X射线照射轻元素（如碳等）时，被散射后的X线的波长有所改变。而当时的经典理论认为：散射线只能含有与入射线相同的频率成分。这种经典理论所无法解释的实验现象引起了康普顿的高度关注，他经过长期的研究和思考，开始扬弃经典物理学的一些理论，逐渐接受爱因斯坦提出的光量子概念。1923年5月，康普顿在美国《物理评论》上发表了一篇《X射线受轻元素散射的量子理论》，引起了世界物理学界的注意，但却并没有得到物理学界广泛的承认和支持，因为他的新理论还缺乏充分的实验证明。

吴有训加入康普顿的研究课题后，在研究生第一年就完成了学术论文《经方解石晶体反射后之X射线的吸收测量》，这篇论文后来被发表在1924年10月出版的《美国自然科学学会会刊》上。这是一篇研究实验方法的论文，主要阐述如何通过精确的吸收测量，来确定X射线被晶体反射前后，是否存在可觉察的波长变化。吴有训以在南京高等师范学校培养出来的扎实的物理理论基础和很强的实验动手能力，被康普顿所青睐，逐渐成为其最得力的学生和助手。

在上世纪20年代，即使在科学技术较为发达的美国，开展X射线量子散射的实验，也必须在暗室中手工操作，而且频频接触X射线，亦对身体有害。开展这种实验，需要高超的技能、超常的耐力、精细的态度，乃至牺牲的精神。吴有训加入研究课题后，常常每天在实验室工作十三四个小时。康普顿吴有训师生二人用了半年时间先后实验了锂、硼、硅、硫等七种材料的X光量子散射情况，获得了七条良好的光谱曲线，逐渐证明了康普顿理论的普适性。1924年夏天，康普顿在加拿大多伦多的国际物理学术大会上宣读了他和吴有训联名撰写的论文《被轻元素散射时钼Kα线的波长》，在众多实验证据的支持下，康普顿的理论开始逐渐被国际物理学界承认和接受。

1925年，吴有训在《美国科学院院刊》上发表论文《康普顿效应和第三级X辐射》。同年6月，他在美国芝加哥大学荣获博士学位，并留校任物理系助教。1925年11月，吴有训在美国物理学会第125届会议上，被安排在第一位在大会上宣读论文《康普顿效应中变线与不变线之间的能量分布》，这篇论文被美国《物理评论》选中，作为首篇论文发表在1926年第二期。1926年7月吴有训被选入美国原子分子学会。1926年秋天，正当吴有训的科研工作渐入佳境，离重大科研成果越来越近的时候，他却谢绝了导师康普顿的恳切挽留，毅然踏上了返回祖国的客轮。

就在吴有训回国的第二年，海外传来消息，他的导师康普顿教授凭借以他本人名字命名的新理论“康普顿效应”荣获1927年度诺贝尔物理学奖。在康普顿的著作《X射线与电子》一书中大量引用了吴有训当年的实验成果和论文。后来，在不少国家的教科书里也把“康普顿效应”写作“康普顿—吴有训效应”。

清华、联大育英才

1926年秋，吴有训毅然放弃在美国优越的科研和生活条件，义无反顾地回到苦难深重的祖国，并坚定地走向一条科教兴国的道路。

在回国初期，他先参与筹建江西大学，继而在南京第四中山大学短暂任教。1928年8月，吴有训出任清华大学物理系教授。清华大学始创于1911年，起初叫清华学堂，到了1925年设立大学部。清华大学物理系第一期本科生仅王淦昌等四人。吴有训于1928年来清华大学任物理系教授时，正值第四期（1928年）本科生招生，第一期本科生（1925年）已经读到四年级还未毕业。吴有训开始担负一年级普通物理学课程和四年级近代物理学课程的教学任务，后来又陆续开出光学、X射线学、实验技术、近代物理实验等多门课程。每次吴有训讲物理课，经常有四个年级的学生一起挤在同一个教室里听课。

吴有训教授物理学，注重基本概念的理解和基本问题的解决，并要求学生手脑并用，尤其是强调培养学生实验动手能力。他在每周7个学时的普通物理课和每周6个学时的近代物理课中各安排了3个学时的实验课，而且还专门开出一门“实验技术”的选修课。他指导的本科生毕业论文，往往需要通过实验才能够完成。

清华大学物理系第一级毕业生王淦昌（1929）回忆：“记得在即将毕业的半年内，吴有训老师让我独立完成一项实验工作，以实验报告作为毕业论文。这一实验的题目是测量清华园周围氡气的强度及每天的变化。为了选择简单便宜的实验方法，吴老师带领我一起翻阅杂志，建立实验装置。其中最困难的是要有一台现有的，不必花钱的高压电源（约一二万伏），结果最后采纳了一位实验员的建议，改造了一台闲置不用的静电发生器来作高压电源。我们修旧利废，寻找仪器，居然在不到一个月时间内，一切装置都已安排就绪。于是我们就开始了数据记录工作。四个月后，在吴老师指导下，我成功地完成了这一实验工作，并写出了毕业论文”。

清华大学物理系第八级毕业生钱三强（1936）的毕业论文是利用吹制玻璃技术写成的《钠金属表面对真空度的改善》，钱三强回忆：“由于他早年在美国康普顿教授指导下做X射线的研究工作时，动手能力很强，30年代他在清华大学时把这种好作风传给学生们。我有幸受到他的教诲，养成动手的习惯，当我1937年到法国巴黎居里实验室做研究工作时，得以顺利地适应了物理和化学研究实验工作的需要”。

1934年吴有训出任清华大学物理系主任，1936年出任清华大学理学院院长。1938年吴有训出任西南联合大学理学院院长。

后来成为“两弹一星”元勋的邓稼先、朱光亚、屠守锷、王希季，获得1957年度诺贝尔物理奖的李政道、杨振宁都是吴有训在西南联大亲自教过的学生。

1945年，美国在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹，日本随之宣布投降，第二次世界大战宣告结束。这个消息传到了即将出任中央大学校长的吴有训耳朵里，作为一位核物理专家，原子弹的出现引起了他的高度关注和兴趣。美国原子弹工程的成功和他曾经就读过的芝加哥大学有着千丝万缕的联系，意大利科学家费米教授于1941年在芝加哥大学建成了世界上第一座核反应堆，吴有训的导师康普顿教授是美国原子弹工程——曼哈顿计划的重要组织者和参与者之一。

1946年，吴有训在昆明西南联大和重庆中央大学校园内，先后作了两次关于原子弹基本原理的科普报告，每次两校都有数千名师生参加。

吴有训出任中央大学校长的第一件事，就是在校内设立一个原子核研究室，任命他从西南联大借来的唯一一位教授赵忠尧博士出任室主任。吴有训和当时任中央研究院总干事的萨本栋博士积极会商，萨本栋也是吴有训过去在清华大学任教时的老同事。吴有训和萨本栋等共同研究制定了一个中国原子能预研计划，取名为“数理化中山计划”，包括中央大学与中央研究院合作建立一个核研究机构；聚集全国核物理科学人才；培养和派遣出国学习核物理的留学生；列出了拟研究和考查的课题清单等等，并且将此计划联合上报给当时的国民党执政当局。可惜当时日益腐朽的国民党政府正忙于准备内战，无暇他顾，这些计划最后大多胎死腹中。

新中国第一颗原子弹试爆成功后，党和国家领导人周恩来总理、邓小平总书记、陈毅元帅、聂荣臻元帅等在人民大会堂接见参加中国原子弹工程研制的主要科研人员，周总理特意让陪同接见的中科院副院长吴有训发表讲话。吴有训望着台上那一排排熟悉的面孔：钱三强、王淦昌、邓稼先、朱光亚、王大珩、陈芳允等等，不禁脱口而出：“同学们！”当他突然意识到在这个场合如此称呼似乎有些不妥，于是停顿了一下，又改口道：“同志们！”周总理在旁鼓励道：“吴先生，你不必改口，还是称‘同学们’更好，这里只有你才有这个资格使用这个称呼。今天，也是你们师生之间的一次特殊盛会。”

这确实是中国乃至世界科教史上少有的一次盛会，很少有哪个国家象原子弹工程这样一项倾全国之力完成的尖端科技工程，却几乎是清一色由同一位老师教出的学生们聚集在一起合力完成。

吴有训近四十年前在中国播下的核科学的种子，此时已结出硕果；辛苦栽培的幼苗如今已成栋梁之材；积淀在他内心近二十年的原子弹之梦，如今却由自己的学生们在新中国得以实现。在这一刻，吴有训也感到由衷的欣慰。

从近代物理研究所到中国原子能科学研究院

1949年新中国成立，吴有训选择留在了大陆。1950年5月，吴有训被新中国政务院任命为中国科学院近代物理研究所首任所长。吴有训出任所长的第一件事就是聚集核物理人才，从原北平研究院原子学所合并来钱三强、何泽慧、杨光中等，从清华大学调来彭桓武、金建中等，从浙江大学调来王淦昌、忻贤杰等，从原中央研究院物理所合并来李寿楠、程兆坚、殷鹏程等，以及刚从国外回来的郭挺章、金星南、肖健、邓稼先、朱洪元、胡宁、杨澄中、杨承宗、戴传曾等大约三十多人，他们就是新中国原子能事业的第一批开拓者和学术精英，其中除了赵忠尧、金星南等少数几位外，绝大部分都是吴有训的学生。中国科学院近代物理研究所成立之初，在科研设备方面，仅有赵忠尧按照吴有训过去的数理化中山计划在美国买回的一台质子静电加速器，王淦昌贡献的一台云雾室，杨承宗从国外带回的几克标准放射性物质和若干探测器。

中国科学院近代物理研究所成立之初，尽管科研条件近于一穷二白，但在科研人员的不懈努力下，到1956年，该所在实验原子核物理、探测器研制、理论物理、宇宙射线、放射化学和反应堆材料方面等均取得了一定的成就。

1950年10月，毛泽东和周恩来在中南海单独接见了吴有训，这是新中国的领袖建国后第一次单独接见一位自然科学家。毛泽东向吴有训询问了中国科学技术的现状，科学技术如何为国家经济建设服务，以及中国科学技术发展应遵循什么样的方针等三大问题。吴有训向两位新中国领导人认真汇报了中国各门自然科学的现状，存在的不足，以及取得的成绩。最后，他谈到了中国必须开发原子能、研制原子弹的问题，并介绍他和他的老同事在抗战胜利后特地培养和选派了一批出国研究核物理的留学生（如邓稼先、朱光亚等）以及过去未能实现的数理化中山计划等。

在这次接见后不久，1950年12月，毛泽东亲自宣布任命吴有训为中国科学院副院长。吴有训出任中国科学院副院长后，主管数理化工作，不久他又推荐他的学生钱三强继任中科院近代物理研究所所长。

在抗美援朝战争中，面对美军核武器的现实威胁，党中央进一步从战略高度分析了核武器的作用和地位，毅然作出了发展核武器事业的战略决策。

1955年1月，按照周恩来的指示，中国科学院成立了以吴有训为首的“原子能知识普及讲座委员会”，吴有训组织近代物理研究所20多位科技工作者编写出版了《原子能的原理和应用》和《原子能通俗讲话》，在全国范围内普及原子能知识。1955年8月，中科院近代物理研究所搬迁到北京西南郊区坨里，并在那里建立了新的科研基地。1958年7月1日中科院近代物理研究所改名为中国科学院原子能研究所，同年9月，在苏联的援助下，原子能所建立了第一座实验重水反应堆和回旋加速器。

1958年秋，中科院原子能研究所的邓稼先博士率先进入二机部第九研究所（核武器研究所）开始原子弹理论的探索和研究。1959年原子能研究所二室主任朱光亚博士出任九所副所长。1960年，原子能研究所王淦昌博士、彭桓武博士加入九所的研究工作。

自从党和国家领导人作出了向原子能进军的决策后，主管数理化工作的中科院副院长吴有训调集了中科院最优秀的科研骨干和资源投入到支援“两弹一星一艇”大工程的科研工作中。他的学生们在核武器研制的第一线冲锋陷阵，作为老师，他指挥调度中科院下属的电子、计算机、光学、金属材料、化学等各研究所，为学生们提供全方位的技术支持和保障服务。1958年8月，吴有训亲自出任中科院新成立的原子核委员会同位素分离委员会主任委员，负责领导我国的同位素分离、制备、应用等工作。到1963年，中科院原子能研究所为我国原子弹工程提供了第一批六氟化铀原料。1964年7月，原子能所为第一颗原子弹研制了点火中子源。

1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功。

1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。

1970年12月26日，中国第一艘核潜艇成功下水。

1984年11月，原子能研究所改名为中国原子能科学研究院。

由吴有训缔造的中国科学院近代物理研究所发展到中国原子能科学研究院，为新中国核事业发展的每一步都立下了不朽功勋，是中国核工业当之无愧的“摇篮”和“老母鸡”。