施士元

施士元

施士元先生是物理學家,諾貝爾獎得主居裏夫人的學生,"中國的居裏夫人"吳健雄的老師。我國最早從事核物理研究者之一。發現α射線精細結構與γ射線能量嚴格相等的現象。曾發現液態鈉中有晶態原子團存在;證明AuCu3有序無序轉變是成核成長相變過程;用蒸發模型和準自由散射成功地計算3H(n,2n)和3He(n,2n)截面,還指導用核技術開展對生物分子和高分子的研究工作。長期致力于物理教學工作,培育了大批物理人才。1929年,畢業于清華大學物理系。並長期在南京大學物理系任教。當時,他隻有25歲,是全國高等學校中最年輕的教授。

  • 中文名稱
    施士元
  • 外文名稱
    Sze Shih-Yuan
  • 出生地
    上海崇明
  • 畢業院校
    清華大學,法國巴黎大學
  • 逝世日期
    2007年9月28日
  • 職業
    教授,博士生導師,系主任,代理系主任
  • 別名
    萬乙, Skimtao Shih Yuan
  • 國籍
    中國
  • 出生日期
    1908年3月20日
  • 性別
  • 民族
    漢族

個人簡介

(1908-2007 )

施士元,男,又名公島,筆名萬乙,英文名Sze Shih-Yuan,英文筆名Skimtao Shih Yuan。1908年3月20日出生于上海崇明。2007年9月28日于南京逝世,享年99周歲。其父施禹傳畢業于保定軍官學校,1911年辛亥革命時曾參加國民軍攻佔南京戰役。施禹傳治家嚴謹,教子有方。施士元幼時曾閱讀"四書"、"五經"、《左傳》等經典著作及《封神榜》、《西遊記》等古代小說,遂使他既具有忠孝節義、仁義禮智信的道德規範,又有超越現實世界的思想境界。

1920年夏,國小六年學製,施士元五年完成,以總分第一的成績,畢業于崇明三樂國小,考入上海浦東中學。中學學習期間,凡遇數理化難題,他總是鍥而不舍,千方百計地求得其解。六年級時,他與一些同學成立了數理化學會,求解難題。中學階段,施士元將學習目標對準大學一年級數理化教材。中學期間,他曾被選為學生會長,參加過上海發生的"五卅運動"。

1925年夏,施士元考入清華大學物理系。1926年3月18日,他與全校同學一起反對段祺瑞對日簽訂塘沽協定。在鐵獅子胡同槍林彈雨中,死傷300餘人,施士元幸免于難。1925-1929年四年大學期間,施士元認真學習,獲得了大量的基礎理論知識,為以後開展科學研究奠定了基礎 。

人物履歷

1908年3月20日,出生于上海市崇明縣。

1929年,畢業于清華大學物理系,獲學士學位。

1929-1933年,在法國巴黎大學鐳研究所從事研究工作。1933年獲法國巴黎大學科學博士學位。

1933-1952年,任中央大學物理系教授,兼系主任(1933-1934)、代系主任(1946-1952)。

1949-1984年,任江蘇省物理學會理事長。

1952-1987年,任南京大學物理系教授兼教研室主任。

1987年,任南京大學物理系名譽主任。

2007年9月28日,在江蘇省南京市人民醫院逝世

研究領域

我國最早從事核譜學研究的學者之一

1929年夏,施士元考取了江蘇省官費,留學法國。從上海到法國馬賽,坐海輪,飄洋過海,歷時31天。1929年冬,他進入巴黎大學鐳研究所,在居裏夫人指導下,從事核譜學研究工作。

鐳研究所是居裏夫人一手創辦起來的,它是當時全世界放射性研究三大中心之一,擁有當時全世界最強最齊全的放射源。有1.5克鐳、很強的釷源、當時全世界獨有的錒系元素等。在加速器技術沒有充分發展之前,天然放射性元素是核物理研究的唯一手段。因此,其他實驗室不能開展的研究工作,居裏夫人實驗室有條件開展。

原子核物理與原子物理的發展史相似,也從譜學開始,最早的工作是核譜學,即原子核的α射線譜、β射線譜與γ射線譜的研究與分析。30年代初,居裏夫人實驗室開展對α射線譜精細結構的研究,施士元參加了此項工作。這一工作是在巴黎附近勃爾浮的大電磁鐵上進行的。對γ射線譜的研究,最直接的辦法是用類似晶體衍射譜儀。但是γ射線波長很短,晶體衍射譜儀隻能對軟γ射線適用,對一般的γ射線必須用比較間接的內轉換電子能譜類確定γ光子的能量。因此,在30年代初,人們的註意力放在放射性元素的內轉換電子能譜測定工作上。當時居裏夫人給施士元的研究題目,就是放射性沉淀物的內轉換電子能譜的測定與分析。施士元對釷B的β射線譜的研究論文,于1932年發表在法國科學院院報上。同年他完成了釷C十C′十C"的β射線的磁譜工作。在1932-1933年間,又完成了對錒系元素錒C十C′十C"的β射線磁譜工作。這些工作的研究成果,均以論文發表在法國科學院院報上。最後一篇總結性文章則在1933年法國物理學年鑒上發表 。

施士元和居裏夫人及其助手一起,發現了α射線精細結構的能量與一些γ射線的能量嚴格相等。這是因為一個母核發射出一個α粒子之後,子核可以處在基態或者處在一個激態。如果子核處在基態,則α粒子能量最大。如果子核處在一個激態,則α粒子能量就要小些。因為一部分能量被用來激發子核。子核激態常以發射γ射線來消退激發。所以,γ射線的能量會嚴格地與α射線精細結構的能量相等。後來施士元經過分析,意識到這種規律的出現,是由于子核的激態可能是一種轉動狀態。因為α粒子帶走了角動量,角動量守恆導致原子核的轉動 。

在1929-1933年的四年中,施士元專心從事實驗工作。施士元的博士論文答辯,在巴黎大學理學院的階梯教室裏舉行。居裏夫人、佩恁(Jean Baptiste Perrin)、德比爾納(André Debierne)三人組成答辯委員會。這三位主考官中,前兩人是獲得過諾貝爾獎的物理學家。德比爾納則發現了錒元素。1933年春,在巴黎大學獲得博士學位。 此後居裏夫人邀請施士元留下繼續在所裏工作,並說可以負責他的生活費用。施士元因為已收到國內的邀請信,婉言謝絕了居裏夫人的好意 。

1932年,施士元博士論文答辯1932年,施士元博士論文答辯

1933年初夏之際,施士元回國。他為了觀看蘇聯前幾個五年計畫發展重工業的成就,取道德國、波蘭和蘇聯西伯利亞回國,在列寧格勒參觀了冬宮及十月革命起義的遺跡,在莫斯科參觀了莫斯科大學及東方大學、附近的集體農庄、幼稚園、面包工廠等。在海參崴施士元搭乘一艘貨輪回到上海。接受中央大學邀請,成為中央大學物理系教授,當時,他隻有25歲,是全國高等學校中最年輕的教授 。

1935年,施士元和孫瑞瑾在上海舉行婚禮。夫婦二人育有三個女兒:施蘊陵、施蘊渝施蘊中

施士元全家,20世紀50年代施士元全家,20世紀50年代 1935年,施士元和孫瑞瑾結婚1935年,施士元和孫瑞瑾結婚

重要貢獻

施士元從國外回到上海,正逢中國物理學會召開第二屆年會。施士元在會上作了放射性元素β磁譜的報告,受到與會者的好評,並在會上接到中央大學和浙江大學的聘書。他認為中央大學更需要他,于是應中央大學之聘來到南京,成為中央大學物理系教授兼系主任。當時,他隻有25歲,是全國高等學校中最年輕的一位教授。

在1933-1952年的19年中,他每學期開兩門課,有時開三門課。除無線電課程以外,其餘課他都開過。由于當時隻有外文參考書,沒有中文教材,因此他在講課過程中,常常自編講義,先後編寫了普通物理學、原子物理學、理論力學、光學等講義。1952年院系調整後,他還編寫了X光結構分析、核理論、粒子物理等教材。為配合教學和科研的需要,他又翻譯了X光結構學、角動量理論、核理論精選等方面的書。在他和物理系一批老教授的教誨下,南京大學物理系培養了一批物理學人才。他的學生中,有的後來成為世界聞名的科學家,如吳健雄等 。

施士元在教課之暇,堅持進行科學研究工作。在設備條件很差的情況下,于1936年用X光衍射法觀察到,鈉在熔點以上處于液態狀態還存在著晶態的衍射花樣,這表示,在液態中一個鈉原子周圍的環境,還保持局部的晶體環境 。

1937-1945年抗日戰爭期間,中央大學西遷重慶,因日本飛機經常轟炸騷擾,實驗室工作大部分停止,科學研究工作無法正常進行。

科普工作

1945年8月,美國在日本廣島、長崎投下兩顆核子彈。核子彈的爆炸震驚了全世界,人們自然而然地提出一系列問題:什麽是核子彈?為什麽核子彈有這樣大的威力?核子彈是怎樣製造的?等等。施先生的學生吳健雄就參與了曼哈頓計畫,並負責曼哈頓計畫中最尖端的核心技術部分。吳健雄博士是唯一一名參與曼哈頓計畫的女科學家,故而吳健雄博士有"核子彈之母"的稱號 。

為了滿足人們的好奇心,施士元根據核物理知識和自己對核裂變現象的了解,作了一系列報告。施士元的報告在中央日報上作為新聞出現。于是政府機關(如資源委員會等)、工礦企業、軍事部門和軍隊紛紛約請他作報告 。

在50年代,當蘇聯建成第一個原子能發電站後,施士元做了多次關于和平利用原子能的報告。當蘇聯第一艘原子能破冰船下水啓航時,施士元又做了一系列報告。這些科普宣傳工作使施士元獲得科普積極分子稱號 。

抵製搬遷。南京解放前夕,蔣介石政府命令中央大學搬遷到台灣去。施士元當時任理學院物理系的代理系主任。理學院數物理系的圖書儀器最多。校長周鴻經派人送來木箱子,要施士元組織人力將圖書和儀器設備裝箱,搬到台灣去。施士元借口箱子質量差,不符合長途運輸的要求,不能裝物理系的圖書儀器,抵製搬遷。理學院召集全體教職員工開會,討論搬家問題。會上,施士元說,一個大學要搬去台灣,圖書儀器一定要同時搬走。如果沒有圖書儀器,教學和實驗很難開展。而今圖書儀器不能搬走,我們隻好不搬。共產黨來了,大學還是要辦的,所以建議不要搬到台灣去。最後大會舉手表決,大家同意理學院不搬。當時的中央大學有七個學院,包括理學院、工學院、師範學院、農學院、林學院、醫學院、政法學院。理學院是一個大院。理學院不搬,工學院知道了也不搬,醫學院、林學院、師範學院隨後都決定不搬。這樣中央大學就沒有搬到台灣去。不久南京就解放了。最後隻有校長周鴻經和教務長唐培經兩人攜帶了中央大學的公款,跟國民黨逃到台灣去了。十年樹木,百年樹人。中央大學沒有搬到台灣,這批教師留了下來,圖書儀器保留了下來,這對保證解放後江蘇南京地區的高等教育教學質量,發揮了非常重要的作用 。

建立金屬物理專業

1952年,中央大學改為南京大學 ,並成為文理科綜合性大學。仿照莫斯科大學,各系成立專業教研室,採用蘇聯教材。1954年,施士元為了配合重工業發展的需要,與同事們共同建立了金屬物理專業,目的是培養發展重工業所需的金屬物理人才。施士元開出X光結構分析課,翻譯出版了《倫琴結構分析》(俄譯本)與《X光結晶學》(英譯本),培養了金屬物理方面的研究生與光譜分析方面的進修教師,發表了AuCu3有序無序轉變動力學等10餘篇文章。

建立原子核物理專業

施士元為了配合我國發展原子能事業,在校領導支持下,和同事們一起,建立了原子核物理專業。第一屆國際和平利用原子能會議在日內瓦結束以後,蘇聯來我國幾個大城市,進行原子能和平利用圖片資料巡回展覽。施士元和南京大學一批師生到上海蘇聯展覽館參觀學習。會上來了十幾位蘇聯專家作學術報告。翻譯人員因缺乏專業知識,翻譯得牛頭不對馬嘴,聽者茫茫然。為彌補僵局,施士元作輔導報告,深入淺出,聽眾恍然大悟。出版社得知此訊,索要施士元講稿,成書出版。《核反應堆理論導論》就這樣于1960年出版。這是我國當時唯一的反應堆理論書籍。多年之後,這本書依舊是從事核反應堆設計學生們的入門教材 。

建立核物理實驗室

1958年,核物理專業師生分成加速器、探測器、質譜儀、β譜儀、核電子學等小組,日以繼夜研製教學用的儀器設備。奮戰一年後,核物理實驗室逐一建立起來,自力更生,培養了一批又一批學生,送往祖國邊遠地區原子能事業單位。

施士元考慮到核物理是實驗科學也是理論科學,遂在專業內建立一個理論小組,並在教學工作的同時出版了《角動量理論》與《核理論精選》二書。約在1975年,核理論小組接受了第二機械工業部下達的核參數理論計算工作的任務。在核武器或反應堆設計過程中,需要大量的核參數,其中最主要的是中子打在一些核素上的散射截面。理論計算工作是使零星分散的實驗資料系統化,填凹補缺,內插外延,以滿足設計工作的需要。核理論小組用共振群方法進行中子對一些輕核的截面計算。計算結果經鑒定後被採用,並得集體獎。施士元用蒸發模型成功地計算在氚及氦上的(n,2n)和(n,3n)截面。當時在極低能量區中,理論與實驗不一致。施士元在1983年用準自由散射模型獲得滿意結果,文章在核物理雜志上發表。1978年以後,核參數工作發展成為核少體問題理論工作,施士元曾多次主持核少體學術會議 。

放射性同位素的套用研究

70年代末,國內在1958年建立起來的核物理專業紛紛下馬。施士元和同事們將實驗工作轉向利用放射性同位素作核技術套用方面的工作,在80年代先後開展了穆斯堡爾譜在生物分子研究方面的工作和用正電子湮沒技術研究高分子材料的工作。在理論工作方面,施士元轉向研究粒子物理最基本的強作用問題 。

社會活動

施士元除科研和教學外,積極參加各項社會活動。1956年參加中國民主同盟。1958年起被選為江蘇省第二、三、五、六屆人民代表大會代表與中國人民政治協商會議第二屆南京市常務委員會委員。曾任中國質譜學會副理事長與質譜雜志主編,江蘇省物理學會理事長,江蘇省科普創作協會理事長,中國核學會、核物理學會、科普協會常務理事。施士元積極參加由中國物理學會組織的物理學名詞規範化的工作,由他參加編寫的《英漢物理學辭彙》,1975年由科學出版社出版。 從1982年起到1987年,他主持編著《漢英物理學辭彙》,于1993年由南京大學出版社出版 。

80歲開始畫油畫

施士元退休後,由于身體原因,不再能從事物理學教學科研工作。從80歲開始,學習畫油畫,臨摹法國、義大利、德國、波蘭古典名畫幾十幅,創作油畫一百多幅,其作品《雁歸來》參加了1993年中國油畫展

施士元于1987年退休,並受聘為南京大學物理系名譽主任。

2007年9月19日,南京大學物理系和江蘇省物理學會為施士元先生慶祝百歲華誕,其文集《施士元·回憶錄及其他》 舉辦首發式。

2007年9月28日,多個媒體發文,悼念施士元先生逝世 。

主要論著

(1 ) Sze, Shih-Yuan. Sur le spectre magnétique des rayons β émis par le thorium B [J]. Académie des Sciences.Mars, 1932, 874-876.

(2) Sze, S. Y. Sur le spectre magnétique des rayons β émis par le Th C+C'+C" [J]. Académie des Sciences.Juin, 1932, 2206-2211.

(3)Sze, S. Y. Sur les rayons β émis par le dépôt actif de l'actinium. Académie des Sciences [J]. Novembre, 1932, 773-775.

(4)Sze, Shih-Yuan. Spectre magnétique des rayons β émis par le ThB + C + C' + C" et l'AcB + C + C' + C" [J]. Annales de Physique, 1933(XIX)59-86.

(5)Skomtao, S. Y. & L. K. Su. Anisotropy of spherical sound waves [J]. Nature. Feb. 10 1934, 133(3354)214-215.

(6)Sze, S. Y. & Su, L. K. Effect of an electric lens on water jets [J]. The American Physics Teacher. 1936, 4(3)139.

(7)Sze, S. Y. Theory of the effect of thermal agitation on the reflection of x-rays by crystals (熱擾動對晶體X射線反射的影響的理論) [J]. Chinese Journal of Physics. 1936,2(2)124-127.

(8)Sze, S. Y. X-ray diffraction of liquid potassium and the body-centered cubic type of liquid structure (液態鉀的X射線衍射和體心立方式的液體結構) [J]. Chinese Journal of Physics. 1937,(0)14-19.

(9) 施士元. 恆溫有序化轉變的時率[J]. 金屬學報. 1956,1(2)189-200.

(10) 施士元、劉聖康. 代位合金中有序化的機構[J]. 南京大學學報(自然科學版). 1956,1(4)63-82.

(11) 施士元、張國煥. 無序到有序恆溫轉變的弛豫時間[J]. 物理學報. 1956,12(1)80-82.

(12) 施士元、洪永炎. AuCu3恆溫有序轉變動力學[J]. 物理學報. 1956,12(6)559-576.

(13) 施士元、楊銘珍. 積分強度的光電定量光譜分析法[J]. 物理學報. 1956,12(6) 577-584.

(14) 施士元. 恆溫有序化過程的統計熱力學理論[J]. 科學通報. 1957(2) 46-47.

(15) 施士元. 有序化幾率和擴散系數之間的關系[J]. 科學通報. 1957(3) 84-85.

(16) 施士元. 高碳鋼馬氏體回火第一階段的動力學[J]. 科學通報. 1957(10) 296-297.

(17) 施士元. 代位合金中的空穴擴散和有序化[J]. 物理學報. 1957,13(4)245-251.

(18) 施士元, 劉聖康. 短程有序及空穴對于Cu3Au有序化的影響[J]. 科學通報. 1957(22)691.

(19) 施士元, 楊銘珍. 影響光譜線的積分強度的因素[J]. 南京大學學報(自然科學版). 1958,(1)65-76.

(20) 施士元. 金屬中原子的躍遷幾率[J]. 科學通報. 1958(9)274.

(21) 施士元. 金屬中內耗峰位置的預計 [J]. 科學通報. 1958(9) 274-276.

(22) 施士元. 回火第一階段中馬氏體的分解過程[J]. 物理學報. 1958,14(2)95-105.

(23) 施士元. 利用核磁共振吸收法分離同位素[J]. 南京大學學報(自然科學版). 1959(1)41-42.

(24) 施士元. Cu3Au有序化過程[J]. 南京大學學報. 1959(4)17-30.

(25) 施士元. 核質問題的進展[J]. 科學通報. 1962(10) 1-6.

(26) 施士元. 原子核中核子結團和關聯的核子對之間的偶合效應[J]. 科學通報. 1963(4) 49-51.

(27) 施士元. 低能準自由散射[J]. 原子核物理. 1983,5(2)178-181.

(28) 施士元. 核科學技術的崛起和發展前景[J]. 新華文摘. 1984(8)218-220.

(29) 施士元. PAT對高分子材料研究的套用[J]. 核技術,1985(8)39-40.

(30) 施士元(譯). (蘇)柏基意(Г.Б.Бокий),(蘇)巴賴柯希志(М.А.Порайкошиц). 倫琴結構分析(第一卷)[M]. 北京:高等教育出版社(俄譯本). 1954,1958.

(31) 施士元. 談談原子能[M]. 南京:江蘇人民出版社. 1955.

(32) 施士元. 談談原子能和核爆炸[M]. 南京:江蘇人民出版社. 1955,1974.

(33) 施士元. 光是什麽?[M]. 南京:江蘇人民出版社. 1957.

(34) 施士元(譯). 紀尼葉, A. X射線晶體學[M]. 北京:科學出版社(英譯本). 1959.

(35) 施士元. 核反應堆理論導論[M]. 上海:上海科學技術出版社. 1960.

(36) 萬乙(譯). M.E.洛斯(M.E.Rose). 角動量理論[M]. 上海:上海科學技術出版社(英譯本). 1963.

(37) 萬乙(譯). F. 姜奴西主編. 核理論精選[M]. 上海:上海科學技術出版社(英譯本). 1966.

(38) 施士元(參譯). 二十世紀物理學[M]. 北京:科學出版社(英譯本). 1979.

(39) 施士元. 用蒸發模型計算H(n, 2n)d和H(n, 3n)p的截面[hsj-78245(lljs)]. 第二機械工業部核資料中心編. 核反應理論方法及其套用[G]. 北京:原子能出版社,1980:63.

(40) 施士元(參編). 英德法俄漢物理學詞典[M]. 北京:原子能出版社. 1980.

(41) 施士元(參編). 英漢物理學辭彙[M]. 北京:科學出版社. 1985.

(42) 施士元. 漢英物理學辭彙[M]. 南京:南京大學出版社. 1993.

(43) 施士元. 漢英環境科學辭彙[M]. 南京:江蘇科學技術出版社. 2002.

(44)王凡陳金全,施士元.1p殼層核的α折合寬度(J).物理學報,1965,21(1):140-153.

相關詞條

其它詞條