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杨振宁和李政道教授获诺贝尔奖提名情况探微

2017-07-10朱安远郭华珍

科技风 2017年20期
关键词:物理学实验

朱安远 郭华珍

DOI:10.19392/j.cnki.16717341.201720157

摘要:中国留美理论物理学家杨振宁和李政道博士因首先提出宇称不守恒定律而荣膺1957年诺贝尔物理学奖。根据诺奖官网截至1966年现有的诺物奖提名数据库检索发现,杨李是历史上已知的唯一一次“未获诺奖提名”便荣膺诺奖者。笔者试图对这种极为特殊的现象成因进行探讨,在推测的基础上综合分析得出了合理结论:诺奖提名情况保密50年的规定并不是一成不变的,杨李在诺奖提名数据库中的信息缺失是因为当事人仍健在或出于某些个人原因而引起的,他俩并非真正是“未获诺奖提名”而荣膺诺奖者。在对吴健雄女士未能与杨李共享诺物奖的原因予以探究的同时,还简明扼要地介绍了中国人早期自然科学博士学位获得者以及详细阐述了科学大师杨振宁教授三大科学成就与诺贝尔奖和菲尔兹奖的关联关系。

关键词:诺贝尔奖(诺奖);诺贝尔物理学奖(诺物奖,PH);诺贝尔化学奖(诺化奖,CH);诺贝尔生理学或医学奖(诺医奖,PM);诺贝尔(自然)科学奖;诺贝尔奖提名(诺奖提名);物理学奖诺贝尔委员会(物诺委);杨振宁;李政道;吴健雄;弱相互作用;宇称不守恒定律;杨—米尔斯规范场理论(YMT);杨—巴克斯特方程(YBE);菲尔兹奖;超弦理论

3 吴健雄女士未获诺贝尔物理学奖原因探究

美籍华裔女实验物理学家吴健雄(Chien–Shiung Wu,1912—1997):1942年5月30日与物理学家袁家骝(Luke Chia–Liu Yuan,1912—2003,1940年获CIT物理学PhD)在洛杉矶结婚,夫妇俩于1954年入籍美国。1940年5月吴健雄获加利福尼亚大学伯克利分校(UCB)物理学PhD,博士论文(英文版维基百科所载不准确,尤其是第2部分有误[1])由2部分组成,即《15P32的β粒子所激发的内外连续X射线》(The internal and external continuous x–rays excited by the beta–particles of 15P32)和《铀的一些裂变产物》(Some fission products of uranium),其名义博导是美国实验物理学家劳伦斯(1939PH),实际导师则是塞格雷,相关研究成果曾发表在《物理学评论》杂志。[2~3]1958年晋升为哥伦比亚大学物理学教授,同年当选为美国国家科学院院士并被普林斯顿大学授予荣誉科学博士学位(系该大学历史上获此荣衔的首位女科学家),1963年获美国国家科学院颁发的康斯托克物理学奖(Comstock Prize in Physics),1973年当选为美国艺术与科学院院士,1975年获美国国家科学奖(物理学类),1975—1976年任美国物理学会(APS)会长(1948年当选为会员,系APS历史上的首位女会长)。1978年吴健雄“因她对弱相互作用的探索,有助于建立自然力的精确形式和宇称不守恒”(for her explorations of the weak interaction,helping establish the precise form and the non–conservation of parity for this natural force)而荣获首届沃尔夫物理学奖。1973年成为哥伦比亚大学首个普平(Michael I.Pupin)物理学讲座教授,1981年(英文版维基百科采用此说,另说:1980年)荣退,1994年当选为中科院首批外籍院士。享有“原子弹之母”、“物理学第一夫人”、“中国(东方)居里夫人”和“原子核物理女王”(Queen of Nuclear Research)等雅称。[4]1990年(5月18日在南京举行命名仪式)国际小行星中心(MPC)将国际编号为2752(1965 SP)的小行星命名为“吴健雄星”(1965年9月20日由南京中科院紫金山天文台发现),这是世界上健在科学家首次获得的这种荣誉。居里夫人(1903PH33+1911CH)、迈特纳、吴健雄和梅耶夫人(1963PH32)被誉为“20世纪四大女物理学家”。基于前3位女物理学家对物理学的贡献评价,美国物理学家哥德哈伯(Maurice Goldhaber,1911.04.18—2011.05.11)说:居里夫人最有原创性,吴健雄的实验精确性第一,迈特纳的工作则比较多样性。杨振宁说:居里夫人和吴健雄的贡献要比迈特纳大一些。跟居里夫人同时期的科学家对居里夫人科學工作的佩服,可能不如跟吴健雄同时期的科学家对吴健雄科学工作的佩服。李政道则说:迈特纳和吴健雄的贡献差不多,居里夫人在科学上的贡献相对最小,原因是在新理论的发展上,居里夫人比起迈特纳的核裂变以及吴健雄的宇称不守恒和弱相互作用,都要逊色一些。[5]

吴健雄的实验以精准而著称于世,在40余年的科学生涯中,她在实验物理学领域主要作出三大突出贡献:[6~9]①1946—1952年,在β衰变方面所进行的一系列精确实验,尤其是对β衰变电子能谱学的精确实验研究[10~11],为β衰变理论打下了坚实的实验基础。她采用自己的实验结果,对1934—1948年间物理学界在β衰变理论方面的研究工作做了一个总结和分析,澄清了以前的谬误,否定了科诺平斯基—乌伦贝克(Konopinski–Uhlenbeck)理论,确立了费米理论,对β衰变机制的确立发挥了关键作用,把β衰变研究推向一个新阶段[12],从而使她自己成为β衰变(弱相互作用)研究领域的世界权威。②用精密实验验证β衰变中宇称不守恒定律。[13]③以精确的实验结果证实β衰变中矢量流守恒定律[14~15],这是1958年由费曼和盖尔曼首先预言的。[16]宇称不守恒定律被证实以后,科学家们从实验中总结出弱流是由矢量流和轴矢量流耦合而成的,即V–A弱相互作用理论,其中矢量流是守恒的,称为CVC(conservation of vector current)理论;轴矢量流则是部分守恒,它只在高能现象中才守恒,称为PCAC(partial conservation of the axial current)理论。

吴健雄具有超常的洞察力和智慧,她从李杨口头和预印本上看到他们提出宇称可能不守恒的重要思想以后,深感意义重大,毅然推掉已与夫君规划好的从春天开始的旅行讲学计划(路线是瑞士→英国→法国→意大利→埃及→印度→台湾,袁家骝只得独自出行,1956年7月间回到台湾)而急迫地投入到关于宇称不守恒的实验验证工作中。当时许多人因对实验前景持悲观态度而不愿意去做,杨振宁由此称吴健雄“独具慧眼”则有失偏颇,因泰勒格第的起步时间和吴健雄就难分伯仲。

吴健雄小组(其4位合作者均来自华盛顿国家标准局低温实验室)选择低温下Co–60极化β衰变实验方案,从1956年5月底着手准备,7月31日吴健雄收到合作者安布勒(Ernest Ambler,1923英格兰Bradford—,1957年入籍美国)的回信,说他从8月4日起开始休假2周,9月中旬俩人才首次见面,实验工作正式启动,圣诞节前夜取得“初步结果”(机场因大雪而关闭,刚刚乘末班火车从华盛顿回到纽约,兴奋不已的吴健雄在火车站就连夜致电李政道,告知他最新进展情况[17],同时强调这只是初步结果,告诫注意保密),反复验证至次年1月9日凌晨2时终获圆满成功(12月2日首次得到正面实验结果,1月2~8日是实验小组工作最为繁忙而紧张的一段时间),该实验同时还确凿地推翻了电荷共轭不守恒。[18]1957年李杨等人将宇称不守恒的考虑推广到电荷共轭不守恒和时间反演不守恒[19],该文奠定了此后讨论β衰变中不守恒现象的基础,但他们没能预见到CP不守恒。通过实验证实中性K介子(K0)衰变时的电荷共轭—宇称复合变换不守恒(即CP不守恒,CPT守恒至今仍是物理学定律)是1980年诺物奖的获奖成果。[20]

同样处于兴奋状态的年轻的李政道可能是出于获取更多实验证据的目的,他还是情不自禁地“违规”将吴健雄小组的初步实验结果泄密给了其他物理学家并鼓动他们开展进一步的实验验证。伽文—莱德曼小组成员莱德曼在1月4日哥大物理系例行的周五中餐午餐会上获知李政道主动透露的吴健雄小组的重要进展以后才引起足够重视,他们深受鼓舞和启发,奋起直追,立刻着手实验,选择π→μ→e级联衰变实验方案,并根据李政道在加速器上做实验的建议(即所谓电子学方法),连夜便构思出简单便捷和高效易判的实验方案,1月7日便获“初步结果”,次日6时前实验结束,正式宣告“宇称守恒死了!”(当天6时整由莱德曼电话通知李政道),他们设计方案精巧(因担心宇称不守恒效應微弱,吴健雄小组的实验设计和验证过程则过于谨慎和繁复),后来居上,速度甚快,效率奇高!他们的实验是在得知吴健雄小组的初步实验结果后才开始行动的,可能是出于科学道德和行为规范方面的考虑,再加上李政道的亲自劝阻,文献[21]并未“抢先”发表,文中还对获知吴健雄小组的初步实验结果表示感谢。

芝加哥大学泰勒格第小组则采用照相核乳胶技术来完成π→μ→e级联衰变实验,他们起步时间和吴健雄小组差不多(当时各自保密,相互并不知情)。出生于匈牙利的美国和瑞士籍(双重国籍)物理学家泰勒格第(Valentine Louis Telegdi,ForMemRS,1922—2006,1991年沃尔夫物理学奖得主)因其父亲于9月去世而赴欧洲奔丧并逗留,圣诞节前后在意大利探望陪伴母亲,1月中旬他返回芝加哥时恰逢哥伦比亚大学宣布2个小组的实验均获圆满成功。获悉竞争对手的结果后,泰勒格第小组匆忙间赶完实验并将初步实验结果整理成文提交给《物理学评论》杂志,希望能与另2个小组的论文同时刊出,但遭到编辑部的拒绝。为此,他曾寻求时任APS会长维格纳(1963PH31●)的帮助,求情未果,他气得几乎快要发疯,宣布终身退出APS以示抗议,最终其论文只好晚1期发表,编辑加注说“因技术原因,本文未能在上一期刊出”。文献[22]只是报道初步实验结果,完整结果由稍后的文献[23]予以报道,文中还提及了另2个小组的实验结果并致谢。

1957年1月15日14时(当地时间),哥伦比亚大学物理系在普平物理实验大楼818房间举行了一次史无前例的新闻发布会(李政道、吴健雄、伽文、莱德曼、安布勒、D.D.Hoppes和R.P.Hudson等人参会,杨振宁未参会),由资望最高的当时正在麻省理工学院(MIT)带薪休假的物理系前主任(任期:1945—1949年)拉比教授(1944PH,美国实验物理学家之父)主持,宣布吴健雄小组关于宇称不守恒的判决性实验已获圆满成功,宇称守恒被推翻,同时还发布该大学伽文—莱德曼小组亦获得实验成功,此事轰动一时而成为科学史上的一段佳话。3个小组各自独立地采用不同的实验手段和方法均验证了弱相互作用中的宇称不守恒,其后2~3年之内相继有数百个不同实验都能得出相同结论。弱相互作用中宇称不守恒定律的发现,打开了物理学的新视野,促成了人类对自然现象认识的一个根本性变革。

关于吴健雄未获诺奖的原因,国内学者们已展开过深入而广泛的探讨,成绩喜人,成效卓著。[24~31]学者们的主要观点是:①吴健雄小组工作的原创性不够高,其实验途径和实验设计的关键思路以及实验的关键测量项(赝标量)都出自李杨的论文。②吴健雄小组本可独享实验验证的优先权,因年轻的李政道轻率地“口风不紧”而丧失,3个小组几乎同时、相互独立地做出实验验证,尤其是伽文—莱德曼小组的实验验证方法更好、效率更高,诺奖颁奖机构不可能厚此薄彼。③吴健雄在实验过程中未能与国家标准局(1988年起已更名为国家标准和技术研究所)的科学家们建立起良好的和睦合作关系(合作后期他们之间的关系已十分恶劣),给她的被提名和获诺奖都带来很大的负面影响。④曾经盛传的诺奖颁奖机构存在亚裔(华裔)偏见、女性歧视和偏重理论创新而轻视实验等说法都是缺乏依据和站不住脚的,那是中国人浓厚的诺奖情结在作怪而引起的。

谈论某人是否能获诺奖,首先得关注他/她当时是否已获诺奖提名,上述学者们对此有所疏忽。截至1966年,吴健雄所获诺物奖提名情况是7=2/1/1/2/1,5=1958~60/64/65,其中未计入1964年李政道的1个提名,因该提名已在数据库中被删除(尽管暂时已被删除,但此提名理应客观存在)。也就是说,在现有已知情况下,吴健雄在1957年根本就没有获得过诺奖提名,因时间紧迫,且对实验验证的优先权存有争议,她也就难以获得物诺委成员的增补提名。根据诺奖遴选流程和评选规则,既然吴健雄当年未获提名,她无法与杨李分享诺物奖也就顺理成章了。在杨李获奖之后,就不会再给这个项目颁发诺奖,况且吴健雄的后续研究成果再难以逾越自己,她也就永远错失了荣登诺奖得主殿堂的绝好机会。

还有一种特殊情况需要考虑到,因杨李的诺奖提名情况被故意隐藏,也许吴健雄伴随杨李的联合诺奖提名也就一起被隐藏了。即便当年吴健雄获得过诺奖提名,因对实验验证的优先权存有争议,在那么短的时间内,物诺委和瑞典皇家科学院难以遴选出一个令各方都满意的实验验证优先者,故只得放弃。笔者认为,当年颁奖机构不授予吴健雄女士以诺贝尔物理学奖是明智的和合乎情理的最佳选择,基本上不关乎各种歧视说(如性别歧视说、国别歧视说、地域歧视说、种族歧视说、族裔歧视说和轻视实验说等)。笔者还认为,假若当年吴健雄小组能独享实验验证的优先权,且吴健雄已获诺奖提名(若能独享优先权,就会有利于她获得提名,甚或获得更多的提名),那么她与杨李分享诺奖就会是大概率事件,与所谓实验原创性的高低应关系不大,只可惜历史是无法假设的。换句话说,吴健雄女士未能获取诺奖的最根本原因,笔者认为其根源应归结于李政道的“无意泄密”,他的“不以为意”在客观上导致吴健雄小组丧失独有优先权,从而酿成了不可挽回的极大憾事,这也是李政道事前始料未及的。李政道和吴健雄的私人关系一直良好且亲密,事后李政道对泄密之事颇感懊悔。吴健雄小组的验证实验只是整个验证过程的一部分,假若当年仅有吴健雄1个小组取得验证实验的成功,那么杨李吴的成就就很难在那么短的时间内获得科学界的普遍承认(即影响力会明显削弱),3人或2人共享诺奖也许还要等待一段时间。

4 中国人早期自然科学博士学位获得者撷英

英文版《中国留美学生硕博士论文》刊于华美协进社(China Institute in America,1926年5月25日创建于纽约市)内部刊物1927年第4辑(Bulletin 4),收录了1902—1927年中国留美学生的568篇硕博论文目录,1928年刊发增补版,补充收录1915—1928年的160篇硕博论文目录。[32]1934年再次增补刊发1927—1931年的硕博论文目录434篇。[33]该目录共收录硕博论文1162篇,其中博士论文占357篇,但它并非是完整反映,差错疏漏常有发生(如遗漏王宠惠、吴有训、颜任光、周培源、赵忠尧、孙荣、王季茝、胡经甫和杨荫榆等)。[34~35]该目录对每位硕博士及其学位论文都予以编号,本文中有关硕博论文的编号即来源于此。美籍华裔图书馆学家和目录学家袁同礼先生(字守和,Tong–li Yuan,1895—1965)编撰有:①《中国留美同学博士论文目录》:收录1905—1960年中国留美同学博士论文2789篇(1967年李志钟编有其续篇,收录1961—1964年的博士论文833篇),并附中国留学加拿大同学博士论文28篇。[36]②《中国留英同学博士论文目录》(Doctoral dissertations by Chinese students in Great Britain and Northern Ireland,1916–1961,1963):收录1916—1961年中国留英同学博士论文346篇。③《中国留欧大陆各国博士论文目录》(A guide to doctoral dissertations by Chinese students in continental Europe,1907–1962,1964):收录1907—1962年中國留学法国、比利时、瑞士、德国、奥地利、荷兰、意大利和西班牙8国同学博士论文1574篇。袁同礼版目录的错漏亦不少。文献[37]书末附录《1900—1952年中国纯粹物理学和应用物理学博士学位论文录》中列出168篇博士论文的作者、标题、年代、学位类别和所在大学。

中国近代史上最早的留学生(只限接受高等教育者)是教育家、外交家和社会活动家容闳(原名光照,族名达萌,号纯甫,Yung Wing,1828—1912,1852年入籍美国,中国留学生之父)。1847年初,容闳、黄胜(又名达权,字平甫,1827—1902,与黄宽并非是胞兄弟关系)和黄宽(字绰卿,号杰臣,Wong Fun,1829—1878)3人随传教士远赴美国,同在马萨诸塞州的预科学校孟松学校(Monson Academy)求学,翌年秋黄胜因病中断学业而返回香港。1850年夏,容闳和黄宽顺利毕业,容闳考入耶鲁学院(隶属于耶鲁大学),1854年获该大学文学学士学位(BA)。医学家和教育家黄宽则是中国首位医学博士:1850年11月4日到英国爱丁堡大学医学院注册报到,1855年以《论胃的功能紊乱》(On functional disorders of the stomach)获该大学MD(有别于现代意义上的医学博士,在1858年苏格兰“大学法”颁布之前,爱丁堡大学医学院的医学本科毕业生即可获得MD学位)。[38~39]中国最早的医学女博士是康爱德(原名康成,Ida Kahn=Kang Cheng,1873.12.06—1931.11.09)和石美玉(Mary Stone=Shi Meiyu,1873.05.01—1954.12.30)并列:1892年她俩同入密歇根大学安娜堡医学院学习,1896年同获MD学位(类似于黄宽的学位)。她俩留美求学的时间是1892年而非1880年(据说康9岁时曾随养母短时到过旧金山)。[40]金雅妹(又作韵梅、雅梅,原名阿美,Kin Yamei,1864.05.09—1934.05.04)于1869年曾随养父母赴美并接受幼儿启蒙教育,1870年回到中国,1872年又到日本接受多年的初等和中等教育,1881—1885年就读于纽约医院附属女子医学院(Womens Medical College of the New York Infirmary),医科毕业(疑未获MD学位)后于1885—1888年在美国多家医院任住院医生。金雅妹创造了中国历史上的多项“第一”头衔:第一位女留学生(1881年)、第一位女大学毕业生(1885年)、第一位女西医(1885年)、第一位女海归(1888年底回到厦门)和第一位护士学校校长(1907年任北洋女医学堂总教习)等,关于她1907年出任北洋女医院(局)院长之说应属讹传。[41]

中国近代留学生中的首位博士(法学博士,早期没有真正博士含义的MD学位不在考虑之列)是法学家严锦镕(又作锦榕,锦荣系误传,原名严一,又名炳芬,Chin–yung Yen,生于1875年):1905年6月14日以《美国宪法第十四修正案中公民和个人的权利》(Rights of citizens and persons under the fourteenth amendment)获哥伦比亚大学宪法学PhD(在政治学学院而非法学院攻读宪法学专业,编号:5y5)。稍后的同年6月28日,法学家、政治家和外交家王宠惠(字亮畴,Chung–hui Wang,1881—1958)以《住所:一个比较法的研究》(Domicil:a study in comparative law)获耶鲁大学法学院民法学博士DCL(Doctor of Civil Law)学位。虽然伍连德获得剑桥大学医学博士学位稍早,但他只是广义上的华人,并非严格意义上的中国近代留学生。[42]中国最早的法学女博士是郑毓秀(别名苏梅,Tcheng Yu–hsiu=Soumme/Soumé Tcheng,1891—1959):1925年(“1924年6月”說不准确)以《中国宪法运动:比较法的研究》(又译为《中国比较宪法论》,Le mouvement constitutionnel en Chine.étude de droit comparé)获巴黎大学法学博士学位,该博士论文由王宠惠用英文捉刀代笔,谢东发博士(中国驻法国大使馆一等秘书)译成法文。[43]

最早获得(实验)物理学博士学位的前3位中国学者:①实验物理学家李复几(又作復畿,原名福基,字泽民,Li Fo Ki,1881—1947):中国现代科学史上首位自然科学(医学可不纳入自然科学的范畴)博士。1907年(1月提交论文,3月5日通过答辩)以《关于伦纳德的碱金属光谱理论的分光镜实验研究》(作者本人译为《推验光浪新理》,Spektroskopische untersuchungen ueber P.Lenards theorie der spertren der alkair metalle)获德国皇家波恩大学高等物理学PhD(完成博士论文历时仅8个月),论文主要内容是通过高倍摄谱仪拍摄钠在电弧中的火焰光谱图来论证伦纳德(1905PH)提出的火焰中心发射说(1903年提出并于1905年完善)是错误的,同时分析了产生错误的原因,其博导是德国物理学家和光谱学家凯瑟尔(Heinrich Gustav Johannes Kayser,ForMemRS,1853—1940,1868年发现地球大气中的氦)。博士毕业后当年即回国经商而未从事专业研究,晚景凄惨。②实验物理学家李耀邦(John Yiubong Lee,1884—1940):1915年以《以密立根的方法利用固体球粒测定e值》[44]获芝加哥大学物理学PhD(编号:15L0.3,“1914年”说不准确[45]),他改进密立根(1923PH)的油滴实验,采用虫胶溶液代替油滴,独创喷雾法测定了固体球粒带电电荷的绝对值,对测定并证实基本电荷作出重要贡献。博士毕业后当年即回国,1917年起便转入基督教和商业活动,并未从事专业研究。③实验物理学家和教育家胡刚复(小名龙倌,原名文生,又名光复,Kang–Huh Hu,1892—1966):[46]1919年(1918年10月14日提交论文并通过答辩,随即回国,翌年3月10日被授予博士学位时已离美)获哈佛大学物理学PhD(编号:19h5),博士论文是《X射线的研究》(Studies in x–rays:Part IExperimental studies of the x–ray critical absorption frequencies of chemicalelements.Part IIExperimental determination of the maximun velocitiesof photo–electrons at X–ray frequencies),博导是美国物理学家杜安(William Duane,1872—1935)。数学教育家胡敦复(1886—1978,1909年获康奈尔大学数学和天文学BSc,1911年任清华学堂首任教务长)、胡明复和胡刚复三兄弟是中国近代数学和物理学教育领域的先驱者和奠基人,史称“胡氏三杰”(胡门三俊、三胡),当时遐迩闻名。4位实验物理学家胡刚复、饶毓泰(Yu–Tai Yao,1891—1968,1922年获普林斯顿大学物理学PhD,编号:22y1,1933—1937年和1946—1952年任北京大学物理系主任)、叶企孙(Chi–Sun Yeh,1898—1977,1923年获哈佛大学物理学PhD,编号:23y2)和吴有训(字正之,Yui–Hsun Woo,1897—1977,1925年获芝加哥大学物理学PhD)合称中国现代物理学界的“四大名旦”(四大元老)。实验物理学家颜任光(又名嘉禄,字耀秋,Kia–Lok Yen,1888—1968)的情况有些特殊:他攻读物理学,1918年夏却以哲学而不是物理学方面的论文《莱布尼茨逻辑中的传统与科学趋势》(The traditional and the scientific trends in the logic of Leibnitz)获芝加哥大学PhD。中文文献所谓的颜任光博士论文《气体粘滞系数测定法》有误,实际上他在密立根的指导下,曾从事过气体离子和气体粘滞系数课题的研究,并于1919年在英国发表《氢气、氮气和氧气的粘滞系数的绝对测定》一文。[47]1920年代初,主持国立东南大学(今南京大学前身)物理系的胡刚复和主持国立北京大学物理系的颜任光(1921年9月至1925年11月任北京大学物理系主任)并称“南胡北颜”。北京大学物理系(1913年创建时始称理论/理科物理学门,不久改称物理学门,1919年改称物理系,2001年组建物理学院)是中国高等学校中的首个物理学系。

最早以理论物理学研究获得博士学位的前3位中国学者:①理论物理学家王守竞(Shou Chin Wang,字井然,1904—1984,中国重工业之父):中国机械工业奠基人(曾任中央机器厂首任厂长/总经理),唯一参与过量子革命浪潮的中国学者,1928年6月(1927年12月提交论文)以《新量子力学下的常态氢分子问题》[48](无博导,全得益于自学小组成员之间的讨论和自己的认真钻研)获哥伦比亚大学物理学PhD(编号:29W4,此编号疑有误),他是美国大学中首批(5人,另说:7人)因量子力学研究而被授予博士学位者,其论文是哥伦比亚大学物理系历史上最早的纯理论性博士论文。[49]在博士论文氢分子转动谱的基础上,他提出的多原子分子非对称转动谱能级公式被后人称为“王氏公式”。1931—1933年任北京大学物理系主任,1951年起定居美国。②流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家周培源(Pei–Yuan Chou,1902—1993):1928年6月(据说只比王守竞晚1天拿到博士学位)以《在爱因斯坦引力论中具有旋转对称性物体的引力场》(The gravitational field of a body with rotational symmetry in Einsteins theory of gravitation)获加利福尼亚理工学院(CIT)物理学PhD,博导是美国籍苏格兰裔数学家和科幻作家埃里克·贝尔(Eric Temple Bell,1883—1960)。密立根曾赞誉周培源、赵忠尧(Chung–Yao Chao,1902—1998,1930年获CIT物理学PhD,1955年当选为中科院院士)和何增禄(1898—1979,1933年获CIT物理学MSc)为“CIT中国三杰”。③物理学家和教育家吴大猷(笔名洪道、学立,Ta–You Wu,1907—2000):1933年6月以《托马斯—费米电势和原子光谱问题》(Thomas–Fermi potential and problems in atomic spectra,以文献[50]的形式发表)获密歇根大学物理学PhD(1932年6月获该大学MSc),博导是古兹密特教授。1983—1994年出任台北中央研究院院长,被誉为“中国(现代)物理学之父”。杨振宁自称是以理论物理学研究获PhD的第16名中国学者。

中国科学院自然科学史研究所戴念祖研究员在文献[51]中将李耀邦误列为中国首位物理学博士(实为李复几),将何育杰误列为中国首位物理学硕士(实为学士)。何育杰(字吟苜,1882—1939)于1907年(“1908年”说不准确)获曼彻斯特大学物理学学士学位而非硕士学位(翌年戴念祖先生自己已及时予以纠正[52]),1909年回国后到北京大学执教,是北京大学最早的物理学教授,1918年1月至1920年4月出任北京大学物理系主任。[53]诚然,早年英国实行数学优等生和自然科学优等生制度,与后来的硕博学位制度差别较大,何育杰所获学士学位(根据当时的规定,早年英国正规大学毕业生中有相当一部分学生是不能获得学士学位的)有可能是相当于后来的“硕士学位”。钱锺书(1910—1998)于1937年获牛津大学埃克塞特学院(Exeter College)文学学士学位(B.Litt.),有人认为从学术水平上看,它介于后来的哲学硕士(M.Phil.)和哲学博士(D.Phil.=PhD)之间,不妨称之为“副博士”。1935年严济慈先生(1901—1996)曾撰文称赞何育杰和夏元瑮(字浮筠,Yuanli Hsia,1883—1944,1929—1931年任北京大学物理系主任)是中国最早且最好的物理学大师,夏元瑮于1909年获耶鲁大学数学物理学学士学位Ph.B.(Bachelor of Philisophy)。

最早获得数学博士学位的前3位中国学者:①数学家胡明复(初名孔孙,后名达,MinfuTah Hu,1891—1927):中国首位现代数学博士。1917年5月以《具有边界条件的线性积分—微分方程》获哈佛大学数学(分析)PhD(编号:17h5),这是中国现代数学研究开始的标志,该博士论文于1918年10月在《美国数学学会会刊》上发表[54],文献[55]中关于“我国最早发表的现代数学论文”的论述是错误的。②数学家和教育家姜立夫(谱名培珦,学名蒋佐,Chiang Chiang–Tso/Tsoo,1890—1978,其妻是胡氏三杰的小妹胡芷华,其长子、数学家姜伯驹于1980年当选为中科院院士):1919年5月(“1918年”说是不对的)以《非欧几里得空间直线球面变换法》(The geometry of a non–Euclidean line–sphere transformation)获哈佛大学数学(几何)PhD(编号:19c5)。③孙荣(Jung Sun,生于1885年):1921年以《行列式的若干性质》(Some determinal/determinant theorems)获美国纽约州雪城大学(又译为叙拉古大学、锡拉丘兹大学,Syracuse University)数学PhD。[56]杨武之先生在文献[57]中被列为第9位,第8位是与他同校同届博士毕业的孙光远(原名孙鎕,1900—1979),但该文献遗漏了1925年获哥伦比亚大学数学PhD的曾昭安(字瑊益,1892—1978)。中国首位数学女博士是数学家和教育家徐瑞云(1915—1969),1940年年底(1941年正式发表于德国《数学时报》)以《关于勒贝格(Lebesgue)分解中奇异函数的傅里叶展开》获慕尼黑大学数学PhD,她还是中国首位女数学教授(1946年,浙江大学)和首位女数学系主任(1953年,浙江师范学院,今浙江师范大学)。

关于中国首位化学博士问题,肖重发先生在其科学网博客中考证是植物化学家和药物学家赵承嘏(字石民,Tsan Quo Chou,1885—1966):[58]中国药用植物化学和现代药物研究的开拓者,毕生致力于中草药化学研究。1906年进入英国曼彻斯特大学化学系学习,1910年获BSc,在该大学有机化学首席教授小珀金(William Henry Perkin,Jr.,FRS,1960—1929)的指导下从事萜烯类化合物的合成研究,1911年获MSc,硕士论文与导师联名在伦敦《英国皇家化学会志》上发表。[59]硕士毕业后即进入瑞士日内瓦大学化学系深造,在有机化学家皮克特(Amé Pictet,1857—1937)的指导下完成了紫堇碱(延胡索甲素)的全合成,1914年获该大学化学PhD,1955年当选为中科院化学学部院士(1948年在中央研究院首届院士选举过程中,因他曾在沦陷区的伪大学担任行政职务而被排除在外)。笔者经考证后发现,冶金学家温宗禹(Ching–yu Wen,生于1881年,1919年以工科學长身份代理过北京大学校务)1911年以《有机和无机“添加剂”对从含砷的电解质中电沉积铜的影响》(The effect of organic and inorganic ''addition–agents'' upon the electro–deposition of copper from electrolytes containing arsenic)获哥伦比亚大学(“MIT”说有误)化学PhD(编号:11w5)[60],比赵承嘏还要早3年,此说已被肖重发先生所接受并修正其前说。中国首位女化学博士(亦是中国现代科学史上首位自然科学女博士)是化学家王季茝(又作季茞、季苣、季巨,Chi Che Wang,1883—1979,1947年入籍美国):1915年(9月3日)以《中国皮蛋》(Chinese preserved eggs—Pidan)获芝加哥大学化学MSc,1918年以《中国皮蛋和可食用燕窝的化学研究》(The chemistry of Chinese preserved eggs and Chinese edible birds nests)获该大学化学PhD,该论文是芝加哥大学历史上首篇以中国内容为主题的自然科学博士论文。2004年芝加哥市宝琳娜大街(Paulina Ave.)的一座社区公园被命名为王季茝公园(Chi Che Wang Park)。[61]因其硕博论文都与皮蛋有关而被戏称为“皮蛋博士”和“皮蛋姑姑”。

中國首位生物学/农学博士是动物学家和教育家秉志(满族,原名翟秉志,曾用名翟际潜,字农山,Chih Ping,1886—1965):[62]中国现代生物学和动物学的主要奠基人。在康奈尔大学农学院昆虫系师从美国生物学家和昆虫学家尼达姆(又译为尼登,James George Needham,1868—1957),同时辅修脊椎动物学,1918年5月以《咸水蝇的生物学》(The biology of ephydra subopaca loew)获该大学生物学(动物学)PhD(编号:18p5)。1950年代前后,复旦大学生物学教授秉志和燕京大学生物学教授(昆虫学家)胡经甫[原名宗权,笔名胡烈,1896—1972,1922年以《襀翅目(叉属)之形态解剖及生活史研究》获康奈尔大学生物学(昆虫学)PhD]并称“南秉北胡”(俩人同为1955年首届中科院生物学学部院士)。中国首位生物学女博士是吴贻芳(号冬生,Wu Yi–Fang,1893—1985):1928年以昆虫学方面的论文《关于生物学上双翅目蚋属的研究》(A contribution to the biology of simulium(diptera))获密歇根大学生物学PhD(编号:28W21)[63],1928年11月至1951年9月任金陵女子大学(1930年更名为金陵女子文理学院)校长/院长,她是继杨荫榆(1884—1938,1922年获哥伦比亚大学教育学硕士学位,1924年2月至1925年8月任国立北京女子师范大学校长)之后的第2位中国大学女校长。

中国首位地质学博士是地质学家、教育家和政治家翁文灏(字咏霓,Weng Wenhao,1889—1971):1912年以《勒辛地区的石英玢岩研究》(La porphyrile quartzifere de Lessines,法文版,共28页,另附显微照片图3张)获比利时鲁汶大学(Catholic University of Leuven,Flanders)地质学PhD,与章鸿钊(1877—1951)和丁文江(1887—1936)合称中国地质界三杰(章丁翁),加上李四光(蒙古族,原名仲揆,字仲拱,1889—1971)则是四杰。翁文灏创造了中国历史上的多项“第一”头衔:中国第一本《地质学讲义》(1914年)的编撰者、第一位撰写中国矿产志(《中国矿产志略》,1919年)的中国学者、中国第一张彩色全国地质测量图的编制者(1919年,着8色)、第一位代表中国出席国际地质大会的代表(1922年第13届国际地质大会,比利时布鲁塞尔)、中国第一位考察研究地震灾害并出版地震科普专著的学者(《地震》,1924年)、第一位系统而科学地研究中国山脉的中国学者(1925年)、第一位对中国煤炭按其化学成分进行分类的学者(1926年)、主导发现和开采中国第一个油田(玉门油田,始建于1939年)。中国首位气象学博士是地理学家、气象学家和教育家竺可桢(Coching Chu,1890—1974):1918年夏以《远东台风的新分类》(The new classification of the typhoons of the Far East)获哈佛大学气象学PhD。

中国首位经济学博士是经济学家和政客(后沦为汉奸)陈锦涛(字澜生,Chen Chin–tao,1870—1939):1902年以《中国数学史:一项比较研究》(A history of Chinese mathematics:a comparative study)获加利福尼亚大学(“哥伦比亚大学”应有误)数学系和社会学系MSc(编号:2c5),1906年以《社会流通的测算》(又译为《社会流通论》,Societary circulation)获耶鲁大学经济学PhD(编号:6c5)[64],博导是美国经济学家和统计学家欧文·费雪(Irving Fisher,1867—1947):美国首位数理经济学家,货币主义和计量经济学创始人,1931—1934年出任(世界)计量经济学会首任会长。

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