居里夫人的中国助手
2018-12-19吴跃农
吴跃农
施士元(1908-2007年)是上海崇明人。他是居里夫人培养的唯一一位中国物理学博士,曾为居里夫人做过多年研究助手。作为我国核物理学界的泰斗,他桃李成蹊。培养的学生包括“原子弹之母”吴健雄,还有12名中科院院士。
携一份赤子心逐梦巴黎
离开居里夫人的研究所多年以后,施士元绘制了一幅油画《梦中巴黎》,画中的巴黎埃菲尔塔,仿佛耸立在飘渺的氛围之中,荡漾着青春的气息。施士元把这幅画放在家中显眼的位置上,他说:“这幅画,烙着我的青春岁月里逐梦巴黎的记忆。”在这幅有着印象派风格的作品中,表现出了中国人在巴黎追逐梦想的心声。而这个梦想,就是像施士元一辈莘莘学子的祖国富强之梦!
家境不佳的施士元从小学习非常努力,17岁考取清华大学,大学毕业后,他决定去海外求学。他知道,国家强大,需要的是高精尖科技,他必须不断攀登,用自己的智慧托举中国梦。经过百里挑一的选拔,他最终成为1929年的公费留学生之一。
经过一个多月的海上航行,直到深冬时节,施士元才踏上了法国的土地。巴黎大学是通过学生选老师的机制确定师生关系,施士元并没有充分的准备。看着其他同学在报到册上填上学科和导师,施士元非常着急。他匆匆翻开教授花名册,看到很多鼎鼎大名的人物都名列其中。
“居里夫人!”施士元眼前一亮。作为放射性学科的奠基者、镭和钋元素的发现者,居里夫人的名字早已深深铭刻在施士元的脑海中,于是在报到册上义无反顾地填上居里夫人的名字。21岁的施士元心中忐忑无比,“名满天下的居里夫人是否会选择我作为他的学生?”那天,施士元回到小旅馆,铺开信纸,用法文给居里夫人写了一封信毛遂自荐,并立刻邮寄了出去。 入夜,施士元辗转反侧,直到第二天凌晨,才带着憧憬和期许进入梦乡。
加入居里实验室梦圆巴黎
信是星期三发出的,星期五施士元就收到了居里夫人的回信,邀请他星期六上午八点去镭研究所面谈。
施士元按时赴约,走进镭研究所大门后,见到巨大的玻璃窗敞开着,冬日的冷风呼呼作响,室内温度很低,没有生炉子。后来他才知道这是为了实验数据更准确。
居里夫人正坐在一台分析仪前,身边是她的大女儿——年轻优秀的物理学博士、后来的诺贝尔化学奖获得者伊雷娜·居里。简单询问后,居里夫人邀请施士元加入自己创办的镭研究所工作。这个研究所是当时全世界放射性研究三大中心之一,拥有全世界最齐全的放射源——1.5克的镭、射钍源以及全世界独一无二的锕系元素。这让施士元非常兴奋。
施士元成为镭研究所的一员,他发现,居里夫人的实验室中有着数十位来自各个国家肤色迥异的人们。所有人都坚定地相信,在居里夫人的带领下,他们的梦想一定能够实现。
居里夫人的办公室和她的两间实验室相连相通,一间为物理实验室,一间为化学实验室,每个实验室的人员都是固定的。不过居里夫人对来自中国的施士元非常喜爱,让他能够同时在两间实验室工作。
施士元回忆道,在实验室工作的时候,他受到了居里夫人很多影响。“她亲自示范,做事一丝不苟,对大家要求很严格。”居里夫人的实验室门上贴着泛黄的纸条,上面用法文写着:“任何材料不允许带出室外。”这主要是因为曾有研究人员用白金坩锅喝酒、煮咖啡,发生了烧伤身体的事件。居里夫人规定,在离开实验室之前,必须把实验台面和仪器整理好,凡是从某一地方取出来的东西,必须放回原处。
“死亡研究所”的师生情
科学实验往往是一场生命的博弈,在进行内转换电子能谱解决Y射线谱工作中,一位法国年轻研究者由于未注意安全事项,吸进了相当剂量的氡气,患急性肺炎不幸去世。这使得外界认为居里夫人的镭研究所是“死亡之所”。
但这项实验不能因工作人员殒命而停止,居里夫人把这项工作交给了施士元,但同时格外关心施士元的身体安全。居里夫人告诉施士元,他所从事的放射性研究工作是一项有趣但又性命攸关的事。施士元毅然接受了工作,“只有这样,才能接触到最先进的研究,才能为发展祖国物理事业提供更大帮助。”
施士元做实验时,居里夫人经常站在他身旁,用略带严厉的口吻,反复提醒施士元必须注意的事顶。为了让施士元能够正确地按操作程序进行工作,她亲自示范。施士元渐渐地体会到,居里夫人是一位关心人、爱护人、平等待人的师长,对她充满敬意。
为保证施士元实验成功,居里夫人在并不宽裕的经济状况下有求必应。施士元回忆道,在研究所里,他曾与隔壁研究者共用一个电源,这导致自己实验电流十分不稳定。一开始他并不知道实验屡屡受挫的原因,在老师的帮助下,发现了共用电流的问题。为了保证施士元的实验成功,居里夫人在当时研究经费还未批复的情况下,通过各种方式凑钱购置了价格昂贵的直流蓄电池。
成功的谱线结构分析实验
有了新电源,施士元的研究工作终于打开了局面。居里夫人很关注施士元的实验,当施士元的方法不妥时,她会轻轻地拍拍施士元的肩膀,温和地说:“我想实验的过程应该是这样的……”说着就熟练地操作起来。
在居里夫人指引下,施士元首次得出了谱线的精细结构。当施士元把实验结果写成论文交给居里夫人时,居里夫人莞尔一笑,伸出手说:“祝贺你成功,此文可以送到法国《科学院院报》上发表。”
在国家级杂志上发表科研论文很不容易,投稿的论文首先须经国家科学院院士的推荐。居里夫人指导施士元进一步完善了论文稿,并给他写了推荐信。这篇对钍B的B射线磁谱的文章于1932年在法国《科学院院报》上发表,同年施士元的“钍c.cc”的B射线磁谱工作成果在《科学院院报》上发表,之后的一篇总结性论文则在1933年的法国《物理学年鉴》上发表。
在居里夫人的实验室工作是愉快的,施士元在1932年至1933年出色地完成了锕C元素的核谱测定工作,当时这项实验只有居里夫人的研究所才有条件完成。施士元是世界上第一个完成这项实验的人。他发现了锕CA射线在精细结构的能量与它的伽马射线的能量严格相等,这意味着原子核有转动状态的存在。原子核的转动状态,在20多年后才由阿玻尔提出。施士元与居里夫人一起发现A射线精细结构的能量与一些Y射线的能量严格相等。这是核物理研究中的重大发现,是后来许多电子原子能实验的先驱,对后来原子弹的实验成功起了一定的作用。
学成归国筑梦未来
在施士元的房间里,摆放着一张放得很大、影迹已经模糊的旧照片,那是1933年的一天,他在巴黎进行博士论文答辩,主持答辩的正是他的导师居里夫人。照片中的施士元胸有成竹地站在讲台前,居里夫人坐在教室侧面三人评审小组的中间位置,她扬着头,认真地听弟子侃侃而谈。
答辩结束后,居里夫人满面春风地宣布:“论文通过。”她与施士元握手,祝贺他论文成功,获得了博士学位。次日,居里夫人专门为施士元举行了酒会。在春光明媚的镭研究所内的草地上,各国访问学者欢聚在一起,居里夫人端起酒杯致辭,请大家为施士元完成论文而干杯。席间,居里夫人来到施士元的身旁,小声地问他是否愿意留下来继续工作。施士元心怀强盛祖国之梦,他委婉地说:“我的公费学习时间是四年。”居里夫人说:“不用担心,以后的工作和生活费用由我想办法。”施士元沉默了,他一心想的是学成报国、科学救国。望着居里夫人热情的双眼,他坦诚地说出了回国的想法。
也许是归心似箭,也许是太年轻,施士元还沉浸在论文通过的喜悦之中,并没有在意居里夫人双眼已湿润,脸上掠过一丝淡淡伤感……
1933年初夏,施士元怀着对第一个社会主义国家苏联的向往,离开法国前往苏联,在西伯利亚科学城停留数月参与相关实验工作后,回到祖国,任中央大学(现南京大学)物理教授兼系主任,也因此成为全国最年轻的教授。
一年之后,居里夫人去世,施士元泪流满面。