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光學名人
錢臨照

錢臨照(1906.8.28.-1999.7.26),生于江蘇省無錫縣鴻聲鄉。物理學家、教育家。我國金屬晶體范性形變和晶體缺陷研究以及物理學史研究的奠基人之一,中國科學史事業的開拓者。

長期從事壓電效應和金屬晶體形變機理研究,在國內首先用電子顯微鏡研究單晶體形變,推動了全國晶體缺陷和電子顯微學研究。抗日戰爭時期從事光學儀器研制,對我國儀器工業的發展做出了貢獻。早期研究《墨經》中的物理學內容,長期指導中國物理學史的研究工作。為中國科學技術大學的建立和發展做出了重要貢獻,培養了大批科學人才

人物生平

任教研究

1906年8月28日生于江蘇省無錫縣鴻聲鄉。力學家錢偉長錢令希,經濟學家錢俊瑞,國學大師錢穆都出自此鄉。錢臨照幼時與弟錢令希均在其父所辦的小學校就讀。受父親的影響,錢臨照從小就很好學。

1925~1929年,錢臨照在上海大同大學物理系就讀,從物理老師胡剛復嚴濟慈等人授課中得益最多。

圖為嚴濟慈和李石曾、錢臨照在上海世界社門前合影。前排左三為嚴濟慈,前排中,為北平研究院院長李石曾,后排左一,為著名物理學家錢臨照。現收藏于嚴濟慈紀念館。現收藏于嚴濟慈紀念館。

大學畢業后,錢臨照在廣東省興寧縣及上海市兩地中學任教。一年后,有機會去沈陽,在東北大學物理系任助教。教課之余,在教授們的指導下,錢臨照在一架小車床上自己動手,利用廢舊材料和零件制成儀器,完成了當時被認為難度較大的密立根油滴實驗和波長為2米的無線電波實驗儀器。

1931年“九一八”事變后,東北大學師生被迫入關。正當錢臨照彷徨之時,適逢北平研究院物理研究所成立不久,雖然所里4名助理員編制已滿,錢臨照仍被嚴濟慈所長額外錄用,并在嚴濟慈的指導下步入科研工作領域。三年內完成了兩個課題:一是壓力對照相乳膠的感光作用之研究,另一是水晶圓柱體在扭力下產生電荷及其電振蕩的研究。建所初期,經費短缺,人手不足,又值國難當頭,廣大愛國青年為抗日都有意學習一門有益于國防的技藝。針對當時簡單的望遠鏡、顯微鏡亦全憑進口的困境,在嚴濟慈的領導下,錢臨照毅然選擇了磨玻璃技術,試做簡單的光學儀器。當時人人身兼數職,但上下一心,大家樂此不疲。

英國留學

1934年夏,錢臨照考取中英庚款第二屆公費赴英國留學生。同屆的26人中物理學工作者有錢臨照、李國鼎和朱應詵3人。抵達英國后,錢臨照進入倫敦大學的大學學院學習。他的第一個研究課題是繼續進行國內帶去的“水晶圓柱體在扭力作用下產生電荷”的實驗,獲得的重要結論是:中空水晶圓柱體在扭力作用下產生體電荷。

接著,指導教授提出了一個流體力學的題目,此題已超出錢臨照當時的知識范圍。但他愿意多接觸各種研究課題,所以立刻高興地接受了。這是一個研究水槽中層流在橫截面各點流速分布的題目。溝槽中層流橫截面的流速分布是個早已解決的經典問題,但水注入后的流速分布卻是個新的問題。錢臨照查閱到1933年德國施列丁發表的論文,文中按照邊界理論不計水流橫向加速度,得出了以水注口為起點的水流的縱向和橫向速度。錢臨照所做的實驗數據在雷諾數800以下與上述理論計算相吻合。于是他寫下了《水注在水中的流速分布》的論文,并討論了水注的動量、水注的有效源頭和水注的動能。他還對施列丁的理論提出了商榷。結束以上兩項工作后,指導教授認為錢臨照已具備自己選題的獨立工作能力,便讓他自行選題。

1934年秋,純粹與應用物理學的國際會議在倫敦與劍橋兩處召開。錢臨照受這次會議討論的影響,走上了從事晶體范性形變研究的道路。他選用低熔點的堿金屬鈉、鉀為工作物以及熔點高達2630℃的鉬單晶為樣品。鉬的工作有周如松參加合作。安德雷特教授根據他們的數據總結出一條經驗規律:體心立方晶體的形變滑移面在工作溫度與金屬熔點的比值小于0.24時,滑移面為(112)面;在0.26至0.50之間時,滑移面為(110)面;大至0.8時,滑移面則為(123)面。這個規律亦適用于鎢、β-黃銅等晶體中。這是當時對體心立方晶體滑移的變化規律的最完整總結。

錢臨照在研究鈉、鉀、鉬的范性形變工作中,還觀察到晶體拉伸后勞埃斑改變為不連續的星芒,說明晶體在形變過程中分成取向略有差別的亞結構。

錢臨照在英國留學三年,三易研究課題,發表5篇論文。1937年春,指導教授讓他將水晶、流體力學、體心立方晶體的范性形變三項工作的結果匯總成論文進行答辯。時值中國處于半殖民地的地位,又受指導教授對一位印度學生不公正待遇的刺激,錢臨照十分氣憤,決意不拿殖民者國家的學位。他婉言拒絕了指導教授的好意,并寫信給嚴濟慈所長,表明自己獲取祖國學位的心愿。可惜我國的學位制度直至80年代才建立起來,所以他始終未獲學位。我國學位制度建立時,錢臨照同時擔任固體物理和自然科學史的博士生導師。

留英期間,錢臨照未忘祖國抗日需要,擠時間學習應用光學,包括磨玻璃和設計鏡頭。每年暑假他都在倫敦一家著名的光學工廠里勤學苦練,并從工人師傅手中學會了該廠特創的技術,用格臨特外曼干涉儀來修補光學部件中的缺陷。錢臨照既努力學習和從事研究,又參加勞動,生活非常緊張。但他善于勞逸結合,如1990年錢臨照給臺灣李國鼎先生的信中所述:“憶卅年代,同游英倫,兄在劍橋,我在倫敦,每逢假日,必聚首共游。”所以他始終精力充沛。

1937年4月錢臨照離開倫敦,踏上歐洲大陸。倫敦大學為表彰他,特授予他CareyFoster獎,除證書外,附書三冊,內有牛頓著作《自然哲學的數學原理》一本,珍藏至今。

應用光學

1937年7月,錢臨照在柏林正準備繼續進行晶體范性的研究工作,國內“七七”事變驟發,他即刻回國。時北平已陷敵手。他不顧艱險,奉命設法將北平研究院物理研究所的許多箱儀器經海防運往昆明。

1938年夏,他到達遷至昆明北部黑龍潭的北平研究院物理研究所。在嚴濟慈所長領導下,他和林友苞等人建立一小型光學車間,由外廠負責加工金屬部件,制成數百臺包括有油浸物鏡的高倍顯微鏡和供測量用的水平儀,分送抗日后方教學、醫學和工程建設單位使用。制作顯微鏡物鏡時,急需能測定毫米量級或更小曲率半徑的球徑儀。錢臨照當時利用一架普通的游動讀數顯微鏡成功地設計出能滿足這個要求的設備。中華人民共和國建立后,我國光學儀器廠林立,錢臨照這個測微球徑儀的設計被廣泛采用。

在艱辛的日子里,錢臨照仍堅持“光譜精細結構”的基礎研究工作。他使用格臨-特外曼干涉儀,在45度半透明反射鏡與全反射鏡之前插入一枚三棱鏡,當有兩條相鄰的譜線入射到干涉儀時,適當轉動棱鏡就可得到兩組干涉條紋疊加而成的疊柵圖形。他用汞燈與鈉燈分別獲得各自雙線的干涉條紋,通過理論計算,求出雙線波長各自倒數之差。兩波長之差大,則用色散較小和折射角亦小的棱鏡。反之,則用色散較大和折射角亦大的棱鏡。這種使用格臨-特外曼干涉儀分解譜線來研究光譜精細結構的做法,為當時首創。

晶體理論

1939年,在昆明中國物理學會學術報告會上,錢臨照作了題為《晶體的范性與位錯理論》的報告,他向與會者詳細介紹1935年泰勒發表的位錯論文。這是位錯理論在中國的首次公開介紹。

1945年抗戰勝利后,錢臨照到中央研究院物理研究所工作,開始制作金屬單晶體,還設計出一臺高靈敏度的拉伸機(可測出10~5的應變量),供研究金屬單晶微形變用。

1948年冬至1949年初,南京政府準備遷離大陸逃往臺灣,當時任中央研究院代理總干事的錢臨照受命參與中央研究院的遷臺活動。他往返臺灣與大陸之間,目睹南京政府內部腐敗,醒悟到中國共產黨有光明前途,毅然留在大陸。不久,他欣然進入中國科學院物理研究所從事金屬物理研究工作,在1956年完成錫單晶的微蠕變和鋁單晶表面上刻痕所導致的滑移特征兩項工作,并首次使用國內僅有的兩臺進口電子顯微鏡觀察鋁單晶的滑移帶的精細結構。以上工作是與何壽安、劉民治合作進行的。同時,錢臨照又跟蘇聯專家華西列夫和楊大宇合作,進行預形變后鋁單晶范性的研究。

位錯理論在本世紀30年代發源于英國,成熟于40年代末,至1956年英國劍橋大學赫什等發表兩篇論文,展示電子顯微鏡中觀察到的位錯圖像與1934年泰勒的理論模型一致,得到國際學術界廣泛的重視。而我國由于受蘇聯學術界的影響,位錯理論一時無法推廣。直至1959年,錢臨照才開始在物理研究所內寫講義,講授和討論這個國際公認的學說。隨后,舉行了兩次全國性的晶體缺陷和金屬強度的討論會。錢臨照和楊順華合寫了10萬字的《晶體中位錯理論基礎》文章赴會報告。錢臨照還和幾位同事一起介紹了《晶體中位錯的觀測》。這兩篇文章被收入《晶體缺陷和金屬強度》一書中。

1960年,中國科學院物理研究所金屬物理室調整到沈陽加入金屬研究所,錢臨照被調到中國科學技術大學任教,仍兼任物理研究所的研究員。

70年代初,我國的硅單晶是在氫氣中制備的,聲稱無位錯,但將它制成半導體器件時易被擊穿。1978年物理研究所崔樹范發現含氫硅單晶經熱處理后,它的X射線形貌照相中出現雪花形圖像,求教于錢臨照。錢臨照認為,可能由于原來存在于晶體中的硅氫鍵經熱處理而斷裂,氫原子在硅中自由運動,積聚在一起形成空穴,熱膨脹使空穴達到硅的臨界切應力,于是晶體在6個滑移方向產生滑移。這個設想通過實驗得到證實。接著,用紅外吸收譜儀證明硅氫鍵的存在,從理論和實驗上證明了含氫硅單晶不適宜做大規模集成電路的基片。

物理學史

錢臨照年幼時深受史學家錢穆治歷史、重考據的深刻影響,從小喜讀文史書籍。抗日戰爭時期,錢臨照在昆明黑龍潭寄居于史學研究所,每當物理研究所工作之余,得史學研究所所長徐炳昶允許,可隨意翻閱藏書。他無意中得到《墨經》一書,見內有不少與現代科學知識相通的記載,尤其是關于幾何學、物理學諸條。再讀梁啟超著《墨經校釋》一書,得知對這些科學記載尚未給予完善解釋。

在徐炳昶的鼓勵下,他奮筆試寫《釋墨經中之光學、力學諸條》。此文校釋《墨經》中的光學8條與力學5條,以揭示中國在先秦時代的科學知識。全文載于1940年的《李石曾先生六十歲壽辰紀念論文集》。中華人民共和國建立初期,為弘揚祖國古代科技成就,《科學通報》和《物理通報》約請錢臨照寫白話文介紹《墨經》中有關物理學的內容。從此,國內研究《墨經》的文章不斷發表。

1943年,英國學者李約瑟博士來華,由緬甸入昆明,在黑龍潭與錢臨照相見。李約瑟博士有志從事中國科學技術史研究,兩人相談甚歡。當錢臨照告以《墨經》中有科學技術資料時,李約瑟博士驚嘆不止,兩人遂成文字之交。錢臨照十分尊重李約瑟博士,1990年底,年過80歲的錢臨照還專程赴上海主持《弘揚中華優秀科學文化暨慶賀李約瑟博士九十壽辰》的學術報告會。

70年代初,中國科學技術大學創建了天體物理研究組,錢臨照自告奮勇為該組編寫的《西方宇宙理論評述》一書寫下第一章“西方歷史上的宇宙理論評述”。他花費3個多月的時間,查閱了大量歷史文獻資料,共寫出4萬余字的稿件。文中介紹了19世紀以前西方的一些宇宙理論,從古希臘時代開始,到西方中世紀黑暗時期,而后從文藝復興時期的哥白尼再到牛頓、康德直至19世紀赫歇耳父子,的工作,對前后2500年歷史的西方宇宙理論發展概況作出評述。由此,他回顧了中國古代的宇宙觀,感到它富有東方色彩,自成體系,與西方迥然不同。

錢臨照在讀了張華的《博物志》中有“地有四游”之說后,發現我國在東漢時期已有地動學說。書中又說“如人坐舟中,舟行而不自覺”,錢臨照認為這不僅表達了地球在運行,而且用現代物理學術語來講,可引申出物體在慣性系統中運動的特征。張華所引的是后漢的《尚書緯·考靈曜》,所以我國的地動之說應早于哥白尼、伽利略約1500年。錢臨照以此意告知同事,即被同事寫入書中和在國外登臺報告,深受同行們的重視。戴念祖對《尚書緯·考靈曜》作了詳盡考證后,以錢臨照、戴念祖兩人署名,將上述見解載入《中國大百科全書·物理學》中。

培養學生

錢臨照早在1958年中國科學技術大學建校時起就一直給物理系的學生講授普通物理學。那時,在郭沫若校長的領導下,嚴濟慈、吳有訓華羅庚、錢學森等眾多科學家紛紛到中國科學技術大學登臺講課。錢臨照面對一二百學生講授大課,聲音洪亮,思路清晰,引人入勝。

1970年,錢臨照隨中國科學技術大學從北京遷到合肥,自此他一直安心在合肥工作。

1972年,學校復課,時年66歲的錢臨照重登講臺,熱情為學生傳授物理知識。在他的帶動下,教師們積極教學,努力提高教學質量。

1978年,重建物理教研室。錢臨照親自主持制定全校的物理教學計劃,精心挑選教學與科研水平高的教師主講基礎物理課;定期舉辦學術報告會,還特邀校外科學家來校作專題報告,活躍校內的學術空氣;規劃實驗室建設,鼓勵和支持有新意的物理實驗,并極其認真地對開設的物理實驗逐個進行審定。錢臨照還帶領師生在短期內創建了固體微結構研究室、電子顯微鏡實驗室和高壓實驗室等。他還全力支持創建結構成分分析中心實驗室,此室于1985年又發展為結構分析研究開放實驗室。

錢臨照備課一貫精益求精,除認真寫講稿外,還進行面壁試講,授課力求直觀具體。他認為,物理學是實驗科學,必須培養學生具備由淺入深、由此及彼、從現象到本質的洞察能力。例如,他在講解邁克爾孫干涉儀時,先向學生介紹分光板的制作和使用,然后解釋觀察到的現象,再從中引出結論。

他特別強調物理演示實驗的合理使用,在他的關心下,很快就形成具備300余個物理演示實驗的物理實驗表演室,大大增強了課堂教學的效果。錢臨照曾在課堂上講授轉動慣量時,親自坐上旋轉凳作演示,大教室里頓時活躍起來,給聽課師生留下了深刻的印象。錢臨照要求盡量為學生創造手腦并用的實驗條件,反對讓學生做扳旋鈕、按開關的實驗。他要求物理實驗課教師盡量以簡單的儀器設備,使學生通過簡便的操作方法,求得清晰而準確的物理圖像。在他的具體指導下,光學實驗教師曾排出一系列光學實驗,特設光學開放實驗室,讓學生們親自動手。

1978年,中國科學技術大學招收首屆少年大學生。錢臨照熱情支持,和少年大學生暢談思想,一起討論科學知識,啟發少年大學生健康成長。錢臨照還親自擔任過少年班研究組組長。

錢臨照很重視對年輕學者們進行科學道德的教育,要求他們立足祖國,放眼世界。為促進國際間的學術交流,錢臨照一貫重視學習外語。早在“文化大革命”以前,他就主動約請一些年輕教師定時到他家里,熱情地給他們講授英語。即使在“文化大革命”中錢臨照被“隔離審查”的日子里,他還耐心地對身邊的年輕教師進行外語輔導。

“文化大革命”剛結束,錢臨照就積極組織大家開展刊譯國外最新文獻的活動,使參加者在外語及專業水平上都有提高。對出國的師生,錢臨照與他們始終保持著密切的書信聯系,及時向他們介紹國內形勢和中國科學技術大學的新貌,并蓋上“月是故鄉明”的印章贈與他們,希望他們早日學成回來報效祖國。錢臨照還為他們盡早回校工作積極創造條件,中國科學技術大學分子生物物理研究所的成員認為,研究所的創建和發展,無不滲透著錢臨照的心血。

錢臨照后半生的生活與中國科學技術大學同呼吸共命運,為它的健康成長嘔心瀝血,做出了貢獻。錢老在世時,每從外地出差返回校園,總是十分高興地對身邊人說:“到家了。”他生前的一個心愿就是“故于科大校園”。

1999年,他93歲時,走完了人生的最后一程。當時,他在省立醫院,得知病情不可逆轉后,便毅然提出“回家”的請求。當得知自己的病情已不適合在家里護理治療的時候,又堅決表示,就算回到科大校醫院也是“回家”。7月26日上午9:40分,在科大校醫院三層東南角的一間特護病房里,錢老的心臟平緩地停止了跳動。

錢臨照對老一輩無產階級革命家深懷感情。他在自己的工作室里安放著周恩來總理的畫像,時以周恩來總理為人民終身鞠躬盡瘁與師生們共勉。1976年元月周恩來總理逝世,舉國震悼,當錢臨照得知“四人幫”壓制群眾悼念周恩來總理時,乃沖破阻力,不顧個人安危,直奔中國科學技術大學師生自發組織的追悼大會,毅然登臺發表悼詞,追思周恩來總理對知識分子的愛護與關懷,對發展科技教育事業的期望,還以萬分崇敬的心情追述周恩來總理畢生公而忘私的美德。言辭懇切,聽者動容。

錢臨照一生致力于物理學事業的發展。自1943年起的40年里,歷任中國物理學會理事、《物理學報》編委、副主編、主編等。1955年當選為中國科學院數理化學部委員。1980年至1984年曾任中國科學技術大學副校長。1980年當選為中國電子顯微鏡學會和中國科學技術史學會首任理事長,兼任中國科學院、中國科學技術大學結構分析研究開放實驗室學術委員會主任等職。他曾是第三屆全國人民代表大會代表以及中國人民政治協商會議第五、六屆全國委員會委員。1980年,錢臨照以74歲高齡加入了中國共產黨。

簡歷

1906年8月28日出生于江蘇省無錫縣。

1925~1929年在上海大同大學物理系學習。

1930~1931年任東北大學物理系助教。

1931~1934年任北平研究院物理研究所助理研究員。

1934~1937年赴英國倫敦大學大學學院CareyFoster實驗室做研究工作。

1937~1949年任中央研究院物理研究所研究員。1946年秋,錢臨照在南京參與中央研究院的工作,曾在中央大學(中央大學1949年更名為南京大學)物理系任教授并教授光學課程。1947~1948年在美國聯合國救濟總署工作。1948年11月至1949年4月兼任中央研究院代理總干事。

1949~1960年任中國科學院物理研究所研究員。1955年當選為中國科學院數理化學部委員。

1960年以后任中國科學技術大學教授,曾兼任副校長(1980~1984)。

1980~1982年被選為中國電子顯微鏡學會首任理事長。1980~1984年被選為中國科學技術史學會首任理事長。

1980~1985年任國務院學位委員會首屆學科評議組物理組組長。1982年被選為中國物理學會名譽理事。

1999年于7月26日在合肥逝世

主要論著

1 Ny Tsi-Ze,Tsien Ling-Chao(錢臨照).Effect photogra phique de la pres-sion.Comptes Rendus,1932,194:1844.

2 Ny Tsi-Ze,Tsien Ling-Chao.Sur le developpement délectricite par tor-sion dan des cristaux de quartz.Comptes Rendus,1934,198:1395.

3 Gibbs R E,Tsien Ling-Chao.The production of piezoelectricity by tor-sion.Phil.Mag.,1936,21(7):311.

4 Andrade,E N daC,Tsien L C.The velocity-distribution of a liquid jetin liquid.Proc,of the phys.Soc.London,1937,49:381.

5 Andrade E N da C,Tsien L C.The glide of single crystals of sodium andpotassium.Proc.Roy.Soc.London,A,1937,163:1.

6 錢臨照.釋墨經中之光學、力學諸條.北平研究院李石曾先生六十歲壽辰紀念論文集.北平研究院,1940.

7 錢臨照.物理學.科學概論.商務印書館,1945.

8 Tsien L C.On the application of Hilger prism interferometer to the res- olution of spectral lines.Chinese Journa1 of Physics,1945,5(2).

9 Tsien L C.Interference patt ern of two neighbouring radiations in Hilgerinterferometer.Proc.of the Phys.Soc.London,1947,61:504.

10 Tsien L C,Ho S A.A new extensometer and some extensometric mea-surements of the anelasticity of aluminum.Science Recorol,1950,3(1):67.

11 錢臨照.古代中國物理學的成就.物理通報,1951,1(3):97—102.

12 錢臨照.論墨經中關于形學力學和光學的知識.科學通報,1951,2(8):797—801.

13 錢臨照.固體的性質和它的微觀結構.物理通報,1955(4):193—206.

14 錢臨照,何壽安.鋁單晶體滑移的電子顯微鏡觀察(一)、(二).物理學報,1955,11(3):287—292.

15 錢臨照,劉民治.關于錫單晶體的微蠕變.物理學報,1956,12(3):275—

16 錢臨照,何壽安,楊大宇.鋁單晶體滑移的電子顯微鏡觀察(三).物理學報,1956,12(6):643—646.

17 錢臨照,何壽安.在鋁晶體表面上刻紋所導致的滑移的特征.物理學報,1956,12(6):647—650.

18 錢臨照.金屬物理的實驗技術.物理通報,1957(8):449—460.19Л.N.華西列夫,錢臨照,楊大宇.從表面結構來研究不同溫度下的預形變對鋁單晶體范性形變的影響.物理學報,1957,13(6):443—451.

20 錢臨照.陽燧.文物,1958:23—30.

21 錢臨照,楊順華.晶體中位錯理論的基礎.晶體缺陷和金屬強度.北京:科學出版社,1962.

22 錢臨照.西方歷史上的宇宙理論評述.西方宇宙理論評述.北京:科學出版社,1978:1—55.

23 錢臨照.中國物理學會五十年.物理,1982,11(8):449—455.

24 崔樹范,麥振洪,錢臨照.硅單晶中的硅氫鍵和氫致缺陷.中國科學,1983(11):1033—1042.

25 錢臨照,戴念祖.《尚書緯·考靈曜》中關于相對性原理的概念.中國大百科全書·物理學.北京:中國大百科全書出版社,1987:913.

26 姜曉明,吳自勤,錢臨照.γ射線輻照LiF晶體中輻照缺陷的X射線黃昆漫散射實驗測量.物理學報,1989,38(4):529—533.


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