今天我们要了解的科学家是:电子显微学领域的杰出科学家——钱临照。
钱临照(1906.8.28.-1999.7.26)是中国当代著名的物理学家和科学史学家,他在我国晶体范性形变、电子显微学和自然科学史等研究领域都做出了开创性的贡献。同时,他也是一位杰出的教育家和科教事业的组织管理者,对中国科学教育事业做出了重要贡献。
钱先生对科技史事业的贡献主要有三个方面:一是对《墨经》中物理学内容的开创性研究。1943年,钱先生发表了《释墨经中之光学力学诸条》一文,对《墨经》中包含的光学、力学知识进行了解读,由此奠定了现代《墨经》科学史研究的基础。这一工作对李约瑟(1900 ~1995)产生了积极的影响,开启了现代《墨经》科学史乃至中国古代物理学史研究之先河;二是促成中国科技史学会的成立,并担任第一任理事长,积极推动中国科技史事业的发展;三是支持建立中国科技大学自然科学史研究室,担任第一任室主任和研究生导师,组建师资队伍,大力培养科技史专业研究人才。
一、启蒙与中学教育
钱临照没有上过私塾,自6岁开始在父亲办的鸿声小学就读。1915年入鸿模高等小学,三年毕业。钱临照的胞弟钱令希没有上鸿模,而是被送入无锡梅村镇上的县立第四高等小学就读。兄弟俩异校求学是父亲钱伯圭的特意安排,意在感受不同的风格。在鸿模高小时,钱临照已显露出坚实的国文基础,为文见解独到,深得教师赏识。他认为自己一生中曾受到过三位老师的重大影响,这三位老师中除了严济慈之外,另两位都是他在鸿模高小就读时的老师,他们是钱穆和刘天华。一位国学大师,一位音乐大师。钱穆于1913年来鸿模任教,2年后钱临照入鸿模时,钱穆转任无锡县立第四高等小学教职,1918年钱临照高小毕业,钱穆回到鸿模任教,钱临照于是延学一年师从钱穆读曾国藩家书、家训,王阳明理学和唐宋文章,操行准绳益加明晰,古文根基益加深厚。这年里他与钱穆分住一所房子的里外屋,耳濡目染钱穆的治学和为人,心中景仰。钱穆的影响在钱临照今后的治学态度和做人准则上有明显的体现,比如治史重考据的态度,宽厚待人乃至交绝不出恶声的胸襟等就是非常有代表性的几个方面。
刘天华当时在常州中学教书,受聘到鸿模兼职,每周往返一次。他周六乘火车到无锡,再换小火轮到荡口,不辞劳苦,尽心尽责。他在鸿模高小组织了一个军乐队,从此国歌的旋律回荡在小镇的上空。钱临照曾随刘天华学五线谱和小号演奏,虽然后来在音乐方面没有成绩,但是却从刘天华身上学到了刻苦勤奋,不畏艰难的意志。
受工业救国思潮的影响,1919年钱临照离开荡口,进入无锡荣氏私立工商中学。他在工厂实习时,学过金工、翻砂和铸造等技术,2年毕业后,本可进入荣家的工厂做技术工人,但他没有兴趣,觉得志向不在于此。1921年钱临照到达上海,父亲让他投考黄炎培办的商科职业学校(江苏省立第一甲种商业学校),他觉得做生意没有出息,一时拿不定主意。他父亲的一位有见识的朋友认为他的气质宜入大同书院学习科学,这正合钱临照的心意,于是1921年,钱临照进入了大同书院。
二、大学教育
大同书院1922年改名为大同大学,分设大学科、专修科和普通科,普通科相当于4年制初中加2年高中。钱临照在普通科修习4年后进入大同大学物理系,成为胡刚复的学生。胡刚复1909年留美,1918年以X—射线的实验研究获哈佛大学哲学博士。虽然胡刚复被塑造成实验物理学家,但他本质上更贴近数理理论研究,事实上他在1913年进入哈佛大学研究院时还没有在数学和物理两科做出取舍,后来考虑到与数学相比,物理有着坚实的实验基础,乃选择物理。从哈佛大学档案馆保存的档案资料看,胡刚复当年的课程成绩非常出色,他和同年级的美国著名物理学家E . C . Kemble是班上最优秀两位学生,但系主任T. Lyman对他的实验技能却不甚满意,胡刚复于此吃亏不少,这对他有所触动,于是他回国后力倡物理实验,成为将物理实验引入中国讲坛的第一人。从钱临照踏入物理学殿堂开始,便被胡刚复耳提面命物理实验问题,不觉将其纳入心底而酿成信念,不仅一辈子身体力行,而且在理论上也多有阐发。
大同大学的物理教学有两个特色,其一即为注重实验。按照钱临照体会,胡刚复的高明之处在于通过实验训练学生手脑并用,深入理解物理学问题,而不是让学生机械地照搬实验指导书中的程序测几个数据。对胡刚复别开生面的实验教学,钱临照记忆犹新,他回忆道:“有一次他要我测量一根铁丝的磁滞回线,他要我选择一根适当的纸筒,给我一些纱包导线,要我自己计算在那根纸筒上绕多少圈才能得到需要的磁场强度。还有一次,胡先生要我把一只有毛病的墙式电流计修理好了之后,再用它来做实验。”这样费时可能多一些,实验结果也可能与书上的答案有出入,但对提高学生分析问题、解决问题的能力却十分有益。钱临照后来表现出的高超的实验技能,当得益于这种训练。“物理实验必须手脑并用”也成为钱临照有关大学物理实验理论的一个核心部分。
大同大学物理教学的第二个特色为注重基础。中国大学物理学教育在起步阶段一度曾空谈理论,有好高骛远之嫌。吴有训曾对这种现象痛加鞭挞:“在国内理学院中,开了一些高调而空虚的功课,如算学物理学等由普通至最深的课程,无不应有尽有,要是专以课程的名称,互相比较,中国的大学程度,似较世界任何大学为高。教者只是糊涂地教,学者只是糊涂地听,均在似懂非懂的微妙境地。这种高调的课程,对具有谈玄传统习尚的中国人,非常适合口味。”但大同大学物理系没有出现这种偏差,从一开始就运行在注重基础教育的轨道上,只开设力学、电磁学、光学、热学和以上各种实验,加上近世物理这些最基础的课程。钱临照扎实的基本功得益于这种教育方针。
当然大同大学也有不尽人意之处,这就是经费短缺,不能多聘优秀教师,这在开拓学生的眼界方面不能不说是一个缺憾。
三、人生道路的重要转折
1929年钱临照从大同大学物理系毕业,这时他的潜能还没有机会得到充分发挥,他也没有什么家庭背景,在当时的社会现实下,他还无法对自己的未来进行理想化的设计,从现实出发,结合自己的性情,他试图去走“由助教而至教授的‘正道’”,他非常希望胡刚复能帮忙介绍一个大学助教职位,但胡刚复似乎没有为此尽力,对此钱临照非常失望,但他并没有为此耿耿于怀,而是对胡刚复保持着始终如一的崇敬,后来胡刚复受到不公正待遇时,他寻找各种场合纠正一些人的偏见,最终确立了胡刚复在中国物理学史上应有的地位。钱临照为人宽厚的品德可见一斑。他后来不遗余力地帮助学生与自己的这段经历多少有点相关。
对于毕业后找工作的经历,钱临照有一段有趣的讲述:“我多方托人介绍,然后回老家等消息,到了9月初,还没有收到聘书,我急坏了,不能在家吃闲饭,刚好大同一位朋友有个亲戚在广东兴宁教育局当个科长,介绍我去兴宁教高中。走时不好意思向家里要钱,问朋友借了20块钱,从上海坐船(省钱,坐货舱)在汕头下,再换小火轮到兴宁。先教物理,后来数学、英语也教,以增加一点收人。一年后觉得没有意思,回上海,吴学蔺的父亲吴在渊介绍我在中学当教师,并做家教。一天忽然接到阮志明老师来信,要我去东北大学物理系做助教,我大喜过望马上就走。在东北大学呆了一年,九一八事变发生,东北大学许多教师在事变前早就离开了,我舍不得来之不易的位子,到很迟才与几位老教授随一位德国体育教师逃到北平。”
到北平后,钱临照借住严济慈家。严济慈1927年曾应恩师胡刚复之约,在大同大学短期兼课,与钱临照有师生之谊。此时严济慈已是二度赴法归来,刚刚创建国立北平研究院物理研究所并任所长。由于严济慈手下已有4个研究助理,钱临照难以启齿求助,为生计所迫,打算南下就任上海英工部局一家电话局技工职位,月薪颇高,有160大洋。“上火车前我打电话向严老辞行,他让我别忙,问我愿意不愿意接受半薪助理的位子,我当然愿意,别说月薪40块钱,4块钱我也愿意。”钱临照于是痛快地回绝了英租界的差事,高兴地当了一个半薪助理,这一选择成为钱临照人生道路上的一个转折点,由此开始他走上了职业物理学家的道路,成为中国的第一批物理学研究工作者中的一员。严济慈因此也被钱临照认为是对自己一生有重要影响的第三位老师。在国难当头,人人自危的时候,他把钱临照推上了一条充满希望的道路。
四、为抗战服务
七七事变后,北平研究院的工作暂告停顿,各研究所奉命迁往云南。1937年底,钱临照受命奔赴北平,将北平研究院物理所的仪器设备运至昆明。要在日本鬼子的眼皮底下把五六十箱笨重的仪器运出北平城,不是一件容易的事,这不仅需有胆量,还需要智慧。对于这一段颇富传奇色彩的经历,钱临照1995年发表在《科技日报》上的题为“国破山河在,昆明草木春”的回忆文章中有生动的描述。由是,北平研究院物理所的工作在昆明得以继续进行。钱临照在抢运仪器一事上表现出来的智慧和能力,也令吴有训等人刮目相看。
抗战时期,北平研究院物理所的工作重心发生了很大的转变,用李约瑟的话说是“完全转向了战时工作”。全所人员为报效祖国的赤诚之心所驱使,自觉地以己之长为国家效劳,为抗战出力。具体地说,北平研究院物理所在昆明结合战时需要,主要开展了水晶振荡片的制造、应用光学和应用地球物理三项工作,钱临照是前两项工作的领导者和业务骨干。
抗战前,钱临照在北平研究院物理所时,经常需要自己磨玻璃装配光学仪器,初步掌握了磨制光学仪器的技术。在英国留学期间,“想到国难临头,一个物理学工作者应在应用技术方面也能学习一些东西”,他选择了应用光学,从磨玻璃,设计镜头入手。1935年和1936的暑假,他都是在著名的伦敦Adam Hilger光学工厂的磨玻璃机床边度过的,在这里学会了用Green- Twyman干涉仪修补光学部件中缺陷的重要技术,这项技术在抗战中发挥了重要作用。
抗战中,钱临照主持北平研究院物理所的战时应用光学工作。受教育部和军政部兵工署的委托,钱临照和北平研究院物理所的其他人员一起自行设计、制造了单鼻式和三鼻式两种显微镜400余架,放大倍数为60—1400,除分配学校应用外,其余供战地医院、工厂及工业研究之需。此外,受中央水利实验处及滇缅公路工程局等机关委托制造各类测量仪器100余套,包括经纬仪、水准仪、望远镜透镜,读数放大镜及水平气泡等。为资源委员会制造缩微胶片放大显映器50余具。还为若干学校和学术机关配制实验室内的各种光学零件,如棱镜、望远镜等。
在制造显微镜物镜时遇到一个问题,需要能测定毫米级曲率半径的球径仪,这是一项外国人对我们保密的技术,钱临照等经苦苦思索,对一台光谱仪略加改装,巧妙地利用其高精度的测量丝杆,完成球径的测量。钱临照的这一设计在建国后还为许多光学仪器厂所采用。
在生产规模扩大后,北平研究院物理所吸纳了几位西南联大毕业生,还举办了“光学仪器制造科短期职业训练班”,学员为中学毕业生,他们中一些人建国后成为几个大光学仪器厂的技术骨干。钱临照在为抗战服务的同时,也为新中国培养了一批光学仪器专家。
抗战后,后方无线电台及军用无线电收发报机日益增多,各电台互相干扰现象越来越严重,迫切需要优良品质的无线电稳频器,为此,北平研究院物理所先后向资源委员会中央无线电器材厂、军政部电信器材修理厂和中央广播事业管理处提供了各种厚度的优质水晶振荡片1000余片;还为驻昆明的美军和驻印度的英国皇家空军解决了几片急需的水晶振荡片。各地军用或民用无线电设备得此配件,频率从此稳定。这项工作对改善战时我国电讯技术帮助很大。
五、为新中国的科学事业铺路
1949年11月中国科学院成立,以中央研究院物理所和北平研究院理为基础在北京分设近代物理所和应用物理所,原机构设置撤销,钱临照成为应用物理所(中国科学院物理所的前身)的研究员。
中国头两代物理学家的典型的人生道路是青年时期出国留学、在国外做出一生最重要的工作后回国,受客观条件制约不得不中断原有的研究,步入教学岗位,成为某学术机构的领导人。新中国成立时,他们到达了人生旅途上的一个岔口,部分人由于发展科学事业的需要,被推上行政领导岗位,而另一部分人则由于政治上的原因,被列入时代的落伍者,而受到冷遇甚至后来遭到迫害。作为中国第二代物理学家,钱临照所走的道路有点独特,他与众不同之处是,回国后还长期进行着科研工作。做到这一点非常不容易,需要有三个条件:(1)要有严济慈所一贯倡导的“一心一意作研究”的精神;(2)要有宽广的学术视野,从而能够洞察以现有简陋条件达到有意义的研究成果的途径;(3)要有自己动手创造实验设备条件做研究的才能。这三点是钱临照无论在战乱中还是在政治混乱中都能进行研究工作的保证。中国物理学界能做到这三点的学者是非常少的。
建国后,钱临照因为上述所谓历史问题,而受到一定程度的冷遇,他没有被推上行政领导岗位,这可能有点埋没他的学术领导才能,但对围绕在他身边的年轻科研工作者来说,却是件好事,他平易近人的本性对年轻人有巨大的感召力,而他卓越的学术见解和开阔的研究视野以及饱满的工作热情,又让身边的年轻人受益良多。以他为中心,形成了新中国科研事业的一支先锋队,这支先锋队为新中国的一些科研领域做了重要的铺路工作。
六、建设科大
中国科学技术大学成立于1958年,校址原在北京,1970年下迁至安徽合肥。钱临照的后半辈子是在科大度过的,他常对人说科大是他的家,合肥是他的家。
1960年,钱临照所在的中国科学院物理研究所金属物理实验室被并入沈阳金属所,钱临照则奉命调入中国科技大学任教。科大的建立借鉴了前苏联的经验,意在利用科学院的雄厚人力物力,创办新型的社会主义大学。科大的起点非常高,由科学院院长郭沫若亲任校长,系主任分别由赵忠尧、施汝为、钱学森、贝时璋、赵九章、华罗庚、郭永怀等科学家担任,一大批中国科学院学部委员(现称院士)被动员来校任教。严济慈、钱临照等院士级的物理基础课教员进行了集体备课,大家利用晚上休息时间轮流上台试讲,相互提出批评建议,他们不仅把办好科大看成业务工作,也把它作为一项政治任务。
文化大革命开始后,钱临照被认为有“国民党特务嫌疑”受到多次抄家,并被隔离审查。对比他的一些朋友,钱临照在文革中的境遇还不算太坏,至少没有挨过批斗,谈到原因,他认为:“或许是我年龄大,或许科大文明一点,或许我对学生好一点”,看来最后一点才是关键,钱临照平易近人,谈吐风趣,律己严,待人宽的品性,使得稍有良心和人性的人都不想去做伤害他的事。
1969年底为了贯彻中央有关“高校战备疏散”的指导方针,科大师生开始撤离北京,奔赴安徽,几经周折,最后在合肥扎根。钱临照与科大共进退,毅然把户口也迁到了合肥,其实他可以留在北京的。如果说科大在北京时,由于有许多大牌科学家参加科大的建设,钱临照的作用还不十分突出,那么到了合肥后,钱临照则真正成了科大的一面大旗,他在为科大谋求各方支持,组织骨干教师队伍,规划学科发展诸方面发挥了他人难以替代的作用。1978年后,钱临照“带领师生在短期内创建了固体微结构研究室、电子显微镜实验室和高压实验室等。他还全力支持筹集科大天体物理中心,力主创建结构成分分析中心实验室”,这些实验室已发展成为在国内有一定影响的研究机构。钱临照对于课堂教学非常重视,他特别推崇严济慈“谈谈读书、教学和做科学研究”一文,文章提到“讲课是一种科学演说,教书是一门表演艺术”,上了讲台就要“进入角色”,尽可以“手舞足蹈”,“眉飞色舞”吸引学生步入探索科学奥秘的意境。这对教师有很高的要求,“必须自己知道的、理解的东西比你要讲的广得多、深得多”。钱临照正是这样去做的,他在讲授转动惯量时,亲自坐上旋转凳作演示,听课师生迄今记忆犹新。为了提高科大的教学水平,他在注重提高科大自身教师素质的同时,还十分留意发掘全国各地的人才,不失时机地动员他们来科大工作。
科大出国人员比例一直很高,对于师生们出国深造,他是积极鼓励的,他为此而写的推荐信已经难以计数,临终前两个月,他连说话的气力都没有了,但还是强撑着在病床上为一名学生办好了出国进修推荐。对于人才外流现象,他非常焦心,但他不愿意责怪那些滞留在国外的同志,而是强调我们自己要反省知识分子政策。他指出:对于那些没有回来的人,我们不能简单地说他们就不爱国,“同时我们也不能简单地说这些人就是为了物质享受”,“对于绝大多数中国知识分子来说,首要的是工作条件和环境,其次才是生活条件”。“中国的知识分子,一向以质朴、廉洁、勤奋、爱国而著称。只要解决了他们的后顾之忧,为他们提供了施展才华的气氛和条件,他们所释放出的活力将是无穷的。”为此他提出我们应该从四个方面做好引导工作:“一是要推行各种行之有效、容易接受的思想政治工作,老师、朋友、家庭都来做思想工作;二是要真正捍卫科学无禁区、百家争鸣、百花齐放等方针,活跃学术气氛;三是要努力造成一个尊重知识、尊重人才,知识人才大有用武之地的社会风气,真正提高知识分子的政治地位和社会地位,改善他们的生活条件,解除他们的后顾之忧;四是要保证科教人员的工作环境和工作条件,使他们能专心致志地从事科学探索和发明创造工作。”钱临照去世后,科大不少中青年骨干教师不约而同地撰文,讲述了他们在国外时钱临照每每去信,介绍国内校内情况,关怀他们在国外的工作和生活,给予他们殷切期待,从而坚定了他们学成归来,报效祖国的信念。钱临照是在以自己一颗赤诚的心在与人才外流的顽疾进行着艰苦的较量。
关于电子显微学领域的杰出科学家——钱临照的讲解就到这里了。严谨求实,不务虚华,是钱临照先生及诸多科学史家践行和提倡的优良学风,这也是我们代代相传的科学家精神!