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第16章 严济慈轰动法国科学界

在浙江省东阳县一所中学的宿舍里,夜间熄灯好一段时间了,同学们大都进入梦乡,可有个学生还是独自用功。

他用功的方式很奇特:桌上放着一本书,手中拿着盒火柴。划一根,赶紧看几行,火熄了就默默背诵,记住;再划一根……

这位刻苦攻读的学生,叫严济慈。他1901年出生于浙江东阳一个不满五十户农民的贫困村庄里。父母在五个子女中对他寄予厚望,竭尽全力,负债供他一人上学。小济慈深知自己读书来之不易。为了不辜负家人的期望,光大门楣,他学习一直勤奋努力。

天刚亮,中学的操场边就出现他读书的身影。夜里读书没钱买灯油或蜡烛,他就用别人丢掉的蜡烛头,有时蜡烛头拣不到,就用火柴。

他居然用上述火柴照亮的办法,背完整整一本英汉小词典!

他的学习成绩优异:小学毕业考试第一名;中学毕业考试第一名;浙江省举行的全国6个高等师范联合入学考试,他又是全省第一。

他喜爱数学,对破解数学难题特别感兴趣,总是到处搜罗难题、怪题来做。在中学三年级时,他还当过一年级的数学代课老师,讲得学生们口服心服。

当时,他所做的这一切,主要是为了报答父母,光宗耀祖。

然而,在南京高等师范学校读书时,严济慈思想上发生了很大变化。

不少从欧美留学归来的教授,给严济慈带来了民主、科学的新思想。特别是他参加了轰轰烈烈的五四运动,更激发了他科学救国的志愿。在他脑海中,“为国为民”逐步占据了原来“光宗耀祖”的位置,他的用功读书有了新的目的和意义。

他开始自学法文。1923年,他同时取得南京高等师范学校和东南大学的毕业证书。在此期间他还总结了自己的学习方法,编写了《初中算术》和《几何证题法》,深受初中学生欢迎。

为了科学救国,他毕业后,就用编写上述两本书的稿费和暑期教学的报酬,加上师长亲戚的资助,坚决走上了赴法求学之路。

他要把外国的先进科学学到手带回来,让祖国富强,永远不受列强欺负。

当时,法国学术的发展比其他各国快,而巴黎大学又是法国高等学府中最拔尖的,起着国际学术中心的作用。严济慈选择了巴黎大学。注册后,他先用半年时间在巴黎近郊一所中学补习法语,加强听、讲能力,过语言关,而后于1924年5月正式进巴黎大学理学院学习。

巴黎大学不分系,不分年级,也没有入学考试。每门学科由两三位知名教授主持,任何人可以去听课,取得文凭则要通过严格考试。考试时间是每年5~6月,凡中学毕业注册者均可参加。每门学科得考3次:笔试、实验试、口试,3试均及格才发一张该门学科的文凭。能取得文凭的考生,往往只占考生总数的1/3。考得3张文凭者,可获得硕士学位。

严济慈入学时正遇考期,他抱着“试试看”的态度,参加了“普通数学”的考试。谁知3场考试后,凭借在国内打下的深厚数学基础,他以优异成绩取得了这张文凭。

这时,他只要再学好两门课,也就是再拿到两张文凭,即可取得硕士学位。但他还是选学了3门课:微积分、理论力学和普通物理。他在大学附近一家小旅馆租了间小房间。从1924年夏到1925年夏,他白天在学校,晚上在自己租的小房间里孜孜不倦地学习到深夜。

要知道巴黎是世界各地人们向往的地方,有著名的香榭丽舍大街、巴黎圣母院、凡尔赛宫……严济慈居然没有出去游览过一次!因为他总觉得学习时间不够用,他要为之争分夺秒。虽然这3门课对他来说并不困难,可他力求学得更深、更广、更多。

于是,到1925年的考试季节,严济慈顺利通过了这3门课的笔试、实验试、口试。

7月初,3门学科发榜,严济慈的名字均高高列于榜首,同学们都大为惊讶,十分佩服。

“严济慈是谁?”

“哦!就是那位中国人吗?”

“他只上过一年课,就取得3张文凭,真不容易啊!”

学生们互相打听、议论,消息迅速传遍了巴黎。

这在巴黎大学是史无前例的事。即使是巴黎高等师范的优秀学生,在巴黎大学上课也只是一年报考1门,3年才能考完3门,取得3张文凭;而严济慈一年就完成了,更何况他入学时没上课就已取得了一张文凭,也就是说,他入学一年取得了4张文凭!

那时,在巴黎大学拿到3张文凭取得硕士学位者,就可在法国担任中学老师。尤其是像严济慈那样拿到主要学科文凭的,可以担任重点中学的教师,薪金不低,这是许多青年所羡慕的。严济慈却不考虑这些,他要继续深造取得博士学位。数月后,他成为著名物理学家夏尔·法布里教授的研究生。

博士生从事科学研究、写科学论文,重要的是选题。法布里教授为严济慈选定的题目是:“石英在电场下的形变”。

石英,就是水晶。早在1880年,居里兄弟皮埃尔和雅克就发现,在一块石英片上施加压力,它的两端会生电,产生电压,这种石英受压生电的现象,称之为“压电效应”。以后又发现,石英受压生电后,在电场下能够或伸或缩,发生形变,如此反复下去,就会出现振荡,这称之为压电效应“反现象”,或压电反效应。

20世纪初,科学界开始研究压电石英片的应用。法国物理学家郎之万发明海底声纳测量仪,就是这一应用的典型事例:先通过仪器,让水面下的石英片受压生电,由于压电反效应,石英片震动,由之产生的波浪向下传播,遇到障碍物而产生返波;返波向上再到达石英片,石英片受压,又因压电效应而生电,在仪器上显示出来。按波浪传出与返回的时间,和波浪传播的速度,就可算出障碍物的距离。利用这一发明在第一次世界大战中曾有效打击了德国舰艇。以后便用于测量海底的深度。

20世纪20年代中叶以前,为了便于研究正在蓬勃发展的压电石英片应用,有些物理学家先后对石英压电效应的系数加以测定。然而,对压电效应“反现象”系数的测定,虽然十分需要却无人尝试。因为石英在电场影响下或伸或缩的变化极其微小,只有一个厘米的百万分之一、千万分之一,甚至万万分之一。其精确测定的困难可想而知。

法布里教授选了这个课题给严济慈,是因为他深知压电石英片应用的前途不可估量。同时,他观察到严济慈不仅基础理论扎实、知识面宽,且具有顽强的毅力和一丝不苟的科学精神,相信他会作出创造性的研究成果。

严济慈勇敢地接受下来。当研究进入实验阶段时,工作极为艰苦。那石英片通电后的变化,用肉眼当然察觉不了,用机械方法也无法测定。他试着用各种各样的方法,一种失败,赶紧试其他一种。

正像严济慈事后说的那样:“做研究工作的过程,就是克服困难的过程。”“一个人要有成就,必须专心致志,刻苦耐劳,甚至有所牺牲。法国小说家莫泊桑说过,‘一个人以学术许生,便再没有权利同普通人一样的生活法’。”严济慈把全部精力扑了上去,没日没夜地反复试验、探索,克服了重重困难,经过了一年半的日日夜夜,最后,他终于通过光谱仪,用单色光测量到了石英通电后的细微变化,他成功了!

除了石英在电场上的形变,他还研究了石英在电场中光学性质上的改变。因此他的博士论文以创造性的研究,超过了法布里教授原先对他的要求。他的论文题目为:“石英在电场下的形变和光学特性变化的实验研究”。

这一论文的发表,震动了法国科学界,一时严济慈声名大震,许多旅居法国的中国人无不扬眉吐气,为之欢欣鼓舞。

严济慈对石英压电效应“反现象”的精确测定,后来为许多物理学家应用到许多方面。直到如今,人们的收听广播、观看电视、打长途电话、用手机、用计算机……都关系到运用严济慈当年的这一成果。

1927年6月,严济慈获得法国国家博士学位。他归心似箭,于当年初秋就回国,开始登上报效祖国的奋斗历程。新中国成立后,他先后任中国科学院副院长、中国科协名誉主席、中国科技大学校长、中国科技大学研究院院长等职。成为中国现代科学的奠基人之一、我国德高望重的科学泰斗。