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陆学善

来源:网络资源 2009-09-01 21:33:22

  陆学善

  陆学善,物理学家,我国X射线晶体学研究的主要创始人之一。在应用X射线多晶粉末法研究晶体结构和合金相图方面尤有卓越贡献。始终强调理论研究与实验研究并重、科学研究与生产应用结合,十分重视物理学理论知识和实验技术的普及与提高,以及科技人员的培养,并在学术著述、名词审订等方面做了许多工作。

  陆学善,字禹言,1905年9月21日出生在浙江省吴兴县的一个贫苦家庭。周岁时父亲病逝,生活全赖母亲做工维持。陆学善进学校读书后,由于成绩优异,一直得到校方免收各种费用的照顾。贫困的生活使他自幼便懂得衣食来之不易,深知求学机会之难得,立志为国家富强而勤学苦读。1923年陆学善高中毕业,在校长和老师们的慷慨资助下,他考入杭州之江大学。1924年又考入南京国立东南大学(后改名中央大学)物理学系。当时该校为我国南方最高学府,物理学界的老前辈胡刚复、吴有训等均在此任教。陆学善进校后即获得学校为奖励品学兼优的学生而设立的奖学金,直至毕业。在刻苦学习的同时,他还积极参加进步活动。

  1928年陆学善在南京中央大学毕业。其时吴有训已应聘任国立清华大学物理系教授,他因深得吴有训的赏识而随即赴北平任吴有训的助教。清华大学学术风气浓厚,经常组织学术活动,报告研究成果或对新成就的评介。陆学善到校任教后不久,曾在物理学系的讨论会上报告当时发现不久的电子衍射现象的理论基础和实验方法。同一时期,他在叶企孙、萨本栋的指导下,还研究过建筑声学中交混回响时间过长的现象和改良的措施。

  1930年清华大学研究院开始招收物理系研究生,陆学善即成为吴有训唯一的研究生。在研究院期间,他主要进行物质与射线相互作用方面的实验研究。陆学善关于喇曼效应中强度关系的系统研究,以及关于多原子气体的X射线散射研究,连续获得1930和1931年度中华教育文化基金董事会乙种科学研究补助金。1933年底,他从研究院毕业,并被选派出国深造。

  陆学善出国之前,即1933年底至1934年夏,应北平研究院物理研究所所长严济慈之邀,在该所任助理员。在此期间曾研究过乙酰基丙酮的磁光色散,以及压力对γ射线照相的影响。

  1934年夏,陆学善赴英国曼彻斯特大学,在世界闻名的X射线晶体学研究中心、诺贝尔物理奖获得者W.L.布喇格(Bragg)主持的实验室攻读博士学位。从此,开始了他毕生致力的晶体学研究。他以顽强的毅力和勤奋的精神,只用两年多时间就出色地完成了对Cr-Al二元合金系的全面深入研究。1936年陆学善获曼彻斯特大学博士学位。

  陆学善怀着创立和发展我国晶体物理研究的满腔热忱,于1936年底回国,任北平研究院镭学研究所(上海)研究员。不久,抗日战争爆发,北平、上海相继沦陷,镭学研究所未及西迁。抗战时局艰难,陆学善只能利用仅有的设备从事研究。他不顾个人安危,想方设法保存好贵重的科研物资(如57毫克镭、感应高频电炉等)。他不畏敌伪政权的要挟恐吓,坚决拒绝为日伪工作。在研究工作不能正常进行的情况下,他与在沪的一些科学家满怀强烈的爱国激情和社会责任感,为日后国家的复兴和科学的进步做着许多准备。

  抗日战争胜利之后,情况并未好转。在经费极端匮乏的条件下,陆学善仍尽可能进行一些研究工作。他还多次参加和主持中国科学社、中国物理学会上海分会组织的座谈会。他在这些会议上讲话中指出,中国的科学与工业不能较好地得到发展的主要症结皆在政治,只有民主政权才可能有大规模的科学研究。他热切盼望在中国有一个科学研究中心,探究科学真理并为全民谋福利。

  陆学善自1947年起兼任上海暨南大学教授、物理系主任。1948年10月北平研究院镭学研究所关闭,其中一部分改组为在上海的结晶学研究室,仍由陆学善主其事。这时经济恐慌,经费停发,生活和工作极端困难。他想到祖国科学事业发展的需要,谢绝了友人要他出国工作的邀请,坚决留在国内。陆学善将个人安危置之度外,抵制北平研究院要镭学研究所将物资启运台湾的命令。他还与侯德榜、张孟闻、吴觉农等几位在沪科学家一起,冒着生命危险保护科研资料和设备。

  中华人民共和国建立后,作为国家科学研究中心的中国科学院在北京成立。1950年初,科学院召集全国各地专家讨论研究所的调整、发展方向和新所建立等问题。陆学善也应邀赴京参加讨论。同年8月,原北平研究院上海结晶学研究室迁京。根据国家需要,各研究机构进行了调整和改组。陆学善被任命为应用物理研究所(后改名物理研究所)副所长。一年后,严济慈辞去所长职务,陆学善任代所长。

  在百废待兴、一切初创之际,工作十分繁重。由于操劳过度,1954年10月陆学善突患心肌梗死,病情十分严重,生命危在旦夕。经精心治疗和细心护理,几个月之后病情才有好转。由于健康原因,1955年陆学善辞去了应用物理研究所的领导职务。在此后的20几年中,他的心脏病曾多次复发。但是除住院治疗期间外,他始终没有停止过工作,继续进行和指导年轻同志进行晶体物理的研究。

  五六十年代,陆学善和同事们合作进行了关于缺陷点阵合金相的结构变迁和超结构相的理论和实验研究,以及Ga二元合金相图和晶体结构的研究,大量的研究取得了前人未有的成果,在国内外获得很高评价。但是,50年代后半期以后,研究工作不时受到政治运动的影响而被迫停顿,特别是在“文化大革命”期间。尽管如此遭遇,陆学善坚信光明总会到来,科学一定会更迅速地发展,他还是一心一意地为我国科学的发展贡献自己的力量。

  “文化大革命”结束后,陆学善被任命为物理研究所顾问。他以满腔热情积极投身到为争取早日实现四个现代化的科学研究工作之中。短短几年间,陆学善进行和指导了许多研究,发表了十几篇研究论文。他还对过去几十年的研究实践进行总结,准备写成近百万字的专著。遗憾的是,未及完成,不幸与世长辞。他一直工作到了生命的最后一息。

  开创我国X射线晶体学研究事业

  陆学善是我国X射线晶体学研究的主要创始人之一。他从事X射线晶体学研究近50年,在工作中为国家培养了一批晶体物理学家,为晶体学研究的发展做出了重要贡献。

  陆学善赴英国留学之前,在国内并未专门进行过晶体学方面的工作,但他希望通过自己的努力,学习和掌握国外先进的科学知识和实验技术,将来能对祖国的科学、工业和国防有所贡献,因此进入曼彻斯特大学后,毅然选择了X射线应用方面的研究,成为我国最早从事X射线晶体结构研究的物理学家。

  陆学善获得博士学位后,随即回国,丝毫没有留恋国外良好的工作条件和优厚的生活待遇。抗战期间,他尽可能利用现有设备进行有关物质结构和晶体学的实验及理论研究。他与张鸿吉、吕大元一起,以X射线为光源,系统研究了压力的普遍照相效应。为解释各种情况下的压力的照相效应,他提出了照相潜像的形变理论,认为正是压力使卤化银晶体产生形变而影响照相潜像。根据这种理论,比较圆满地解释了实验现象。陆学善和章元龙对透明石英进行X射线研究,得到了一些与前人不同的结果。他们还研究了用背射照相机测定点阵间隔时所有可能的系统误差及其校正方法。通过对多种金属的实验测量表明,校正后点阵间隔的精确度可达五万分之一,这一精确度在当时已达到相当高的水平。抗战胜利之后,陆学善在研究二氧化铀的构造时,深感有必要改进测定粉末照相中流移常数的方法,因此他创立了一种提高测定点阵间隔精密度的新的图解法,弥补了A.J.布拉德雷(Bradley)方法的不足。陆学善在三四十年代的艰难环境中为晶体学研究在我国的创立做出了重要贡献。

  50年代初,陆学善在物理研究所筹建了晶体学研究室。此后数十年,他在晶体物理的实验和理论研究中,严格而热忱地指导过许多年轻科研人员的学习和工作,在工作中培养了一批晶体物理学家,并使研究室成为我国晶体物理重要的研究中心之一。

  陆学善晚年对于发展我国的晶体学研究更是抱有殷切的期望。70年代末,他不顾年事已高、身患疾病,多次参加在各地举行的学术会议并作报告,他论述在晶体学研究中理论和实验之间的辩证关系,强调晶体学在材料科学的探索和研究方面,在早日实现四个现代化中的重要作用,并多次呼吁给予晶体学研究以足够的重视和支持。

  陆学善在应用X射线多晶粉末法研究晶体结构和合金相图方面尤其有卓越的贡献。

  陆学善留英期间,出色地对Cr-Al二元合金系进行了全面深入的研究。通过对大量不同成分合金的X射线衍射的观测和计算,确定出各相的相界位置和转换温度,首次提出了完整的Cr-Al系相平衡图,并成功地解决了该系的β和γ2两个相的结构。在A.J.布拉德雷和陆学善联名发表的两篇论文中论述了研究的成果。陆学善在测定Cr-Al合金系相图的研究中,创立了利用晶体点阵常数测定相图中固溶度线的方法。Cr-Al合金系相图的测定,在晶体学中是一个重要的进展;他所创立的方法,至今仍为晶体学家广泛应用。

  关于合金系单相区内的结构变化,陆学善及其合作者的研究给人们提供了新的认识。50年代陆学善和章综合作,对Al-Cu-Ni三元合金系中的τ相的晶体结构变迁进行了系统的研究。实验研究发现,τ相结构基本菱面体内所含的平均价电子数始终保持不变,这一规律统摄着该相区内的一切变迁。他们在《铝、铜、镍三元合金系中τ相的晶体结构变迁》等篇论文中指出,基本结构单位内平均价电子数保持不变是缺陷点阵的一种特征,是控制缺陷点阵合金相的最基本因素。他们的研究结果,在国内外获得很高评价。60年代及以后,陆学善及其合作者又通过研究不同性质的缺陷点阵合金相,如Al-Ni二元系中由填充结构构成的δ相的结构变化,以及Al-Ni-Co三元系中由空位控制的(Ni,Co)3Al4的晶体结构,进一步证实了基本结构单位内所含的平均价电子数是决定缺陷点阵合金相变化的主要因素。

  陆学善在关于超结构相的理论和实验研究方面,也做了出色的工作。60年代前半期,他和梁敬魁合作,通过全面研究Cu-Au二元系的相结构随成分和温度的变迁过程,证实了CuAu3超结构的存在,发现了高堆垛周期的CuAuⅡ相,论证了有序-无序转变属于二级相变。在“铜金二元系中超结构的形成与点阵间隔的变迁”等多篇论文中,对实验结果作了概括和总结,并从理论上对有序化过程和超结构性质作了详细而深入的解释,达到了前人未有的高度。

  60年代前半期和70年代后半期,陆学善进行并指导了关于Ga二元合金的相图和晶体结构的一系列研究。他和同事们一起,应用X射线衍射并配合差热分析,先后测定了Fe-Ga、V-Ga、Mn-Ga、Co-Ga及La-Ga等多种二元合金系的相图及其中一些相的晶体结构。他们的研究是富有成果的,这些研究对于探索和应用新材料,乃至发展国民经济,都具有重大意义。

  多晶X射线衍射是晶体结构分析最常用的实验方法。陆学善在数十年的工作中对这种方法在理论和实践两方面都有深刻的研究。他曾系统研究粉末衍射照相机的设计、定标、使用、误差及其校正等各个方面的问题。晚年,他在总结数十年研究的基础上,从X射线衍射的基本原理出发,提出从德拜-谢乐照相的衍射数据本身求得流移常数的图解法。使用经他改进过的德拜相机,以及应用他所建议的从衍射数据本身求流移常数的方法,测定的点阵间隔准确度可以达到五十万分之一,达到世界先进水平。国际上公认陆学善研究成果的精确性和可靠性,并在晶体学著作中引用。

  陆学善在衍射图谱的指标化方面作过深入研究。他研究出一种新的图解法,直接利用粉末照相衍射线的实验数据来标定四方晶系和六角晶系的衍射线指数,又将此方法推广到正交晶系和单斜晶系。他和罗绶珉合作,应用Fortran语言设计出标定四方、六角、正交和单斜晶系粉末照相指数的解析计算方法和计算程序,为在晶体物理领域应用电子计算机解决X射线衍射线的指标化方面做出了贡献。

  陆学善晚年还和梁敬魁一起,研究从粉末法X射线衍射强度,测定晶体的德拜特征温度的方法,以及测定晶体内原子或离子特征温度的非均匀性和各向异性的方法。

  提倡理论与实验并重,科研与生产结合

  陆学善始终主张理论研究与实验研究并重、科学研究与生产应用结合。早在清华大学期间,陆学善就注重实验,以实验研究为主要研究方向。众所周知,康普顿效应发现以后,各国物理学家进行了许多理论与实验研究。X射线散射的动力学研究表明,单个原子的散射强度可以表示为相干散射和非相干散射两部分强度之和。吴有训运用电动力学理论又进一步指出,多原子分子的X射线散射,仅仅是分子中不同原子的相干辐射依照经典波动原理互相干涉,而非相干辐射只是简单地相加。陆学善通过对Cl2、CO2、N2O、H2S、CCl4和CHCl3等多种多原子气体的X射线散射强度的实验研究,得到了理论计算与实验结果颇为吻合的结论,特别是注意到在某些大角度散射情况下引入非相干项的重要性,从而验证了吴有训理论的正确。此外,陆学善还从实验上研究了醛类物质的喇曼效应,他以苯醛、庚醛和糠醛分别作为芳香族、脂肪族和异种系列的代表,对喇曼效应中的强度关系进行系统研究。

  50年代初,应用物理研究所提出“在应用的基础上提高物理学水平,以服务于人民”为其基本任务。陆学善还指出,在根据国家需要、全面发展和重点使用力量的同时,“不仅要解决一些目前生产上的问题,而且也应该注意干部培养和基本问题的研究,为长远的科学与生产部门的合作打好基础。”在后来数十年的学术研究中,陆学善遵循科研为国民经济服务的方针,对我国储量丰富的铝、镓以及稀土元素的合金相图和晶体结构的研究做了大量工作。

  陆学善一贯主张并多次大声疾呼,在发展理论物理学的同时,发展实验物理学和应用物理学。他晚年更是深切希望大力发展晶体物理的理论与实验研究。以便更好地为“四个现代化”建设服务。

  关心中国物理学的进步与普及

  陆学善是中国物理学会最早的会员之一,一生始终积极参加和关心学会的各项活动,以学会宗旨“谋物理学之进步及其普及”为己任。在去英国之前,他与严济慈合译“美国物理学会的初年”一文,目的在勉励中国物理学工作者努力为国家为社会做出贡献,将中国物理学发扬光大、媲美他邦。回国之后,他积极参加学会在上海的活动,特别是物理学名词的审订工作。1948年他撰写了《中国物理学会》一文,深有感触地回顾学会成立时的情形,介绍学会的历史和现状。50年代他一度参与学会的领导工作。他还关心物理学刊物和书籍的编辑和出版。

  陆学善对物理学理论知识和实验技术的普及与提高,以及科技人员的培养十分重视。在三四十年代的艰险环境和窘迫生活之中,他作过关于X射线在工业方面应用的讲演。他和在沪的一些科学家满怀爱国激情,共同翻译了12种数理化书籍,以备光复后育人之用。其中陆学善翻译的是普朗克原著《理论物理学导论》的卷一《力学概论》和卷二《柔体力学》。50年代初,他撰写了我国最早介绍半导体知识的文章。为了帮助青年科学工作者的学习和工作,陆学善和夫人王守瓈合译了《物理实验室应用技术》一书。他们在前言中强调,要通过学习来提高物理实验室的基本技术,通过学习资本主义国家的实验技术来创造我们自己的技术,充分反映了陆学善的一贯思想和奋斗目标。“文化大革命”中,他不顾体弱多病,用了两年多时间查阅并仔细摘录至1970年为止国外公开发表的150多篇有关钇铝石榴石(YAG)单晶材料的论文资料,编写成小册子《激光基质钇铝石榴石的发展》,为研究激光晶体材料提供了很大的便利。

  科学名词的审定与统一是一项极为重要和严肃的基础性工作。陆学善一贯高度重视物理学名词的审订。早在三四十年代,在研究工作难以正常进行的艰苦条件下,陆学善和杨肇燫、周昌寿等人经常聚会商讨物理学名词的译审,他们进行的许多工作为后来我国物理学名词的审查和统一奠定了良好的基础。从50年代初直至去世,陆学善参加了中国物理学会物理学名词审查委员会组织的关于物理学名词的审查和增订等方面的大量工作,对《物理学名词》、《物理学名词补编》以及《英汉物理学词汇》和它后来的增订,都有很大贡献。

  陆学善十分关心科学史研究。在他的学术论文及一些文章和讲话中,往往包含了很好的物理学史的内容。他撰写过多篇科学史论文。在“文化大革命”期间,陆学善曾花费许多时间和精力,仔细校审英国李约瑟博士的名著《中国科学技术史》物理学部分的中文译稿。

  陆学善热爱祖国,把毕生精力献给了祖国的科学事业。他爱憎分明,不慕名利,为人正直。工作极端严肃认真,事事亲自动手,一丝不苟。撰写和审阅文章,字字句句仔细推敲,严谨异常。他一贯提倡自己动手改装和制作仪器,以节省科研经费和提高实验技能。陆学善的英文造诣很深,法文、德文也有坚实基础。他从不自满自足,在70多岁高龄时,还孜孜不倦地学习计算机算法语言,真正做到了“活到老,学到老,工作到老”。陆学善酷爱中国古典文学,特别是诗词,对中国古代的一些文物典籍也有研究,有很高的鉴赏能力。他也喜欢在空暇休息时间种植花草、活动和锻炼身体。他生活简朴,一生克勤克俭。

  陆学善是中国科学院最早的数理化学部委员之一。1981年5月他参加中国科学院第四次学部委员大会,在会议的最后一天,不幸突然逝世。陆学善献身科学的精神、热爱祖国的品德、勤奋学习的态度和鞠躬尽瘁的作风,永远是后人崇敬和学习的榜样。

 

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