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名家博士论文7:彭桓武先生的两个博文论文1940年和1945年爱丁堡大学 精选
2023-10-9 08:51
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 彭桓武(1915106-2007228),先生德高望重,不是一般的大师,被誉为“培养物理学家的物理学家”、“中国理论物理学的开创者”之一。更难得的是,先生极其低调。因此,很多人不知道他。但其实先生又有很多很牛掰且很好玩的事情可以“八卦”。再次声明,对这些大师的“八卦”,不代表不尊重他们;恰恰相反,本人非常尊重这些大师。“八卦”这些大师,也尽可能地贴近事实,最多加一点点个人的理解。“八卦”这些大师,让更多人知道他们,应该比八卦各种网红强一些?

中国科学院官网对彭先生的介绍如下:网址http://casad.cas.cn/ysxx2022/ygys/200906/t20090624_1809868.html,物理学家,1915106日生于吉林长春,籍贯湖北麻城,2007228日逝世。1935年毕业于清华大学。1940年获英国爱丁堡大学哲学博士学位。1948年当选为爱尔兰皇家科学院院士。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士) 中国科学院理论物理研究所研究员、名誉所长。曾任云南大学、清华大学教授,中国科学院近代物理研究所、高能物理研究所副所长,理论物理研究所所长,第二机械工业部第九研究所副所长,第九研究院副院长等职。长期从事理论物理的基础与应用研究,先后在中国开展了关于原子核、钢锭快速加热工艺、反应堆理论和工程设计以及临界安全等多方面研究。对中国原子能科学事业做了许多开创性的工作。对中国第一代原子弹和氢弹的研究和理论设计作出了重要贡献。 1982年获国家自然科学奖一等奖,1985年获国家科技进步奖特等奖,1995年获何梁何利基金科学与技术成就奖。1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章。

先生籍贯湖北麻城(其父出生地,就是“麻匪”的那个麻城)。其父彭树棠(1873-1941),晚清举人,1897年往日本早稻田大学法政专科学校读书,回国后任湖北省师范庚壬堂监学。1904年日俄战争在东北爆发,急需边务工作人才,娴熟日语、精通法学的彭树棠任延吉边务公暑参事兼延吉开埠局坐办,掌管涉外事务,后任民国第三任长春县县长。据说彭桓武是个早产儿,年幼时体弱多病。

1931年彭先生考入清华大学物理系,1935年本科毕业。他的同班同学有钱伟长、王遵明、熊大缜等,高一两届的学长有赵九章、王竹溪、张宗燧、翁文波等,低一两届的学弟学妹有钱三强、何泽慧、于光远、王大珩、葛庭燧、秦馨菱、林家翘、戴振铎等。坊间有“清华四杰”一说,指彭桓武、杨振宁、王竹溪、林家翘。

1935年本科毕业后,彭先生留校继续读研究生。导师是我国近代力学事业的奠基人之一的周培源先生。据说,其本科导师也是周先生。1937年抗战爆发,先生辗转去云南大学任教,其清华大学硕士研究生肄业(也可能与周培源先生此段时间赴美访学有关)1938年,彭先生赴英国爱丁堡大学(The University of Edinburgh)留学,导师是大名鼎鼎的玻恩(Max Born1954年诺贝尔物理学奖获得者)1940年,先生获爱丁堡大学哲学博士学位(Ph.DDoctor of Philosophy,就是通常意义上的博士)1945年,先生再获爱丁堡大学科学博士学位(D.Sc.Doctor of Science)。这里涉及英国的博士制度,一般认为,科学博士是“One of the Higher Doctorates”,可以直译为“一种高级的博士学位”。先生1940年的第一个博士论文题目为:Application of quantum theory of electrons to the mechanical and thermal properties of metals(电子的量子理论对金属的力学及热学性质之应用)。论文全文,彭桓武第一个博士论文.pdf。此文收录在科睿唯安的ProQuest Dissertations & Theses Global (ProQuest全球博硕论文数据库)中,数据库中此文链接为:https://www.proquest.com/docview/301177959,数据库给出了此文的全文链接至Edinburgh Research Archive(爱丁堡大学的机构知识库)。先生1945年的第二个博士论文题目为:On the divergence difficulty of quantized field theories and the rigorous treatment of radiation reaction: with related additional papers(量子场论的发散困难及辐射反作用的严格论述和相关附加论文)。论文全文,彭桓武第二个博士论文.pdf。此文也收录在科睿唯安的ProQuest Dissertations & Theses Global (ProQuest全球博硕论文数据库)中,数据库中此文链接为:https://www.proquest.com/docview/1774181965,同样全文链接至Edinburgh Research Archive

两个博士论文中间这段时间,为第二次世界大战时期,彭先生有两段非常牛掰的博士后(工作,不是学生身份了)经历。1941-1943年,先生在爱尔兰的都柏林高等研究院(DIASDublin Institute For Advanced Studies)理论物理研究所做博士后,和海特勒(Walter Heitler)等合作进行介子理论方面的研究,发展了量子跃迁理论,主要成果为一系列关于介子的论文,被称之为HHP理论,以作者哈密顿(James Hamilton,先生的博士后同学)、海特勒、彭桓武三人姓氏缩写为代号。此时都柏林高等研究院的理论物理研究所刚刚起步,薛定谔(Erwin Schrödinger,量子力学奠基人,1933年诺贝尔物理学奖获得者)孤身一人于1941年创立,海特勒随后加入任助理教授。可以说,彭先生也算都柏林高等研究院理论物理研究所的创所元老。19437月,彭桓武回到爱丁堡大学作博士后,和玻恩等合作进行场论方面的研究。1945年,他又回到都柏林高等研究院,任助理教授(独立做科研,可以带博士后了,和几年前的海特勒一样)两年,继续做场论中用生成函数方法表示波函数的研究工作。1947年底彭先生回国。

玻恩对他的这位中国学生非常满意,有说彭先生是玻恩的第1位中国学生,据考证魏嗣銮(后改名为魏时珍)、王福山等曾在哥廷根大学修过玻恩的课程,但从博士导师角度也可以说彭先生的确是其第1个中国学生(玻恩有好几位优秀的中国学生,以后再聊)。玻恩在与爱因斯坦的多封信件中,提及彭先生,赞誉有加。《玻恩-爱因斯坦书信集(1916~1955):动荡时代的友谊、政治和物理学》(The Born-Einstein Letters 1916~1955: FriendshipPolitics and Physics in Uncertain Times)中,至少有两封信明确提及彭先生:1944 7 15 , 玻恩在致爱因斯坦的信中说:“我和我杰出的中国学生彭,在一起尝试改进量子场论,我相信我们的途径是正确的。”19441010日,玻恩在写给爱因斯坦的信中说:“我现在主要工作是改进场理论的量子化。……我相信我们(即我的中国合作者彭与我) 对它已经有了很大的改进,而且相当肯定地说,我们能够摒弃理论中所有令人不满意的东西(如发散积分等等)。我确信它至少像任何值得尊敬的经典理论一样漂亮。”1944年,玻恩所著的世界级经典教材《原子物理》(Atomic Physics)3版出版。玻恩在该书中引用了HHP理论,同时感谢彭先生的帮助和核对附录证明部分,并赠送彭先生一本亲笔签名的专著。彭先生对这部专著非常珍视,虽异地几处,却一直保存完好。彭先生遗嘱中特意指出:请注意玻恩签名赠予我的一本Atomic Physics有纪念意义。此书现遵先生遗嘱,珍藏在中国科学院理论物理研究所图书馆。

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1:玻恩签名赠予彭桓武的Atomic Physics

在欧洲留学加工作9年左右,通过向蜚声国际物理学界的大师玻恩、薛定谔、海特勒等人学习加共事,彭先生的理论修养、工作能力和对学术问题的见识与判断能力都得到了很大的提高,并且以自己的创造性劳动对共同的工作做出了重要的贡献。后来海特勒在写到都柏林高等研究院时,曾经这样提到彭桓武:“……同事中最受热爱的一个是中国人彭桓武,……经常的兴致结合着非凡的天才,使他成为同事中最有价值的一个”。据《薛定谔传》,薛定谔也在给爱因斯坦的信中称赞彭先生:简直不敢相信,这个年轻人学了那么多,知道那么多,理解得那么快。

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2:薛定谔()与彭桓武在都柏林

欧洲生活,还给先生带来了一段凄美的爱情。先生任都柏林高等研究院助理教授时,与他的一个博士后(不是学生,不算师生恋),美丽的法国女士Cecile Morette,相恋。目前已有的信息看,两人感情深厚。《今日物理》(Physics Today)2019年发表Cecile Morette的女儿Nicolette DeWitt的署名文章Letters For love and physics(https://doi.org/10.1063/PT.3.4215),验证了这一点。信中披露,彭先生决定归国后,有接Cecile Morette到中国完婚的打算,但由于中国时值战乱等原因,最终Cecile没有成行。两人通信至1950年中止。1982Cecile随美国科学代表团访问了中国,见到了彭先生。彭先生有次谢绝了派来接送他们的车子,和Cecile一起步行了一段。Cecile后来回忆,两人走路时,他只是告诉她:“我很高兴你还穿着舒适的鞋子。”2005年,Cecile专程来中国看望彭桓武,但即便朝夕相处的同事,也不知道他们之间的这段往事。唯独有一次,大家准备陪着彭先生一起坐车,彭先生说:“你们不用陪了,我们两个随便聊聊。”资料显示:彭先生43岁才结婚,应该与这段情感有关吧。

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3:左侧为Cecile Morette,右侧为彭桓武与Cecile一起骑车

先生与中国期刊界还有一段佳话。20071月,先生在上海出版的《科学》杂志(59卷第1)最后一页,刊发一封更正信:“贵刊20061(581)登载我文《具有启发性的广义相对论》后,在继续研究中,我发现该文中一等式(该期42页左栏下倒数第12)右侧第三项的系数有错,-N/2应为+N(N-3)/4。因而此后直至文尾段前的讨论皆应作废。” 这封更正信的发出时间是20061116日,3个多月后(2007228),先生仙逝。

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4:彭桓武在上海出版的《科学》杂志的勘误信

先生于1995年,获何梁何利基金科学与技术成就奖,奖金100万港币。1996年,先生拿出奖金设立“彭桓武纪念赠款”,主要用于奖励和补助早期因参加核方面工作健康受到过损伤的人,包括非常基层的人。本人曾经的一个女同事,年轻时好像是ML基地的护士,不能生育,领养了一个女孩。这个特殊群体,的确需要额外的关照,不应该被忘却。

先生淡漠名利。妻儿均早于他去世,有一孙女。先生去世时,能捐的全部捐赠了,遗体器官捐献给医院进行医学研究;积蓄近50万元捐给单位(中国科学院理论物理研究所,先生是创所所长);“两弹一星”金质奖章赠给军事博物馆;藏书赠给所图书馆。先生的淡漠名利,对他的学生、学生的学生,对他的单位,均有不小的影响。本人听到一个据说很真实的段子,某院士(也是BLD)的学生们,想给他办个类似寿辰或从教多少年的活动,他犹犹豫豫中。结果,机缘巧合,拜见了彭先生,直观感受到了先生的简朴和低调后,果断放弃!还有一例,工作原因,本人认识CAS理论物理研究所某任所长,也是院士,现已退休,但和先生一样退休后还参与科研,经常看到他骑自行车上下班,不知道这是不是也多多少少受到了彭先生的影响?

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