施士元

　　施士元

　　施士元，物理學(xué)家、教育家。我國最早從事核物理研究者之一。發(fā)現α射線(xiàn)精細結構與γ射線(xiàn)能量嚴格相等的現象。曾發(fā)現液態(tài)鈉中有晶態(tài)原子團存在；證明ＡｕＣｕ３有序無(wú)序轉變是成核成長(cháng)相變過(guò)程；用蒸發(fā)模型和準自由散射成功地計算３Ｈ（ｎ，２ｎ）和３Ｈｅ（ｎ，２ｎ）截面，還指導用核技術(shù)開(kāi)展對生物分子和高分子的研究工作。長(cháng)期致力于物理教學(xué)工作，培育了大批物理人才。

　　施士元，又名公島，筆名萬(wàn)乙，１９０８年３月１８日生于上海市崇明縣。其父施禹傳畢業(yè)于保定軍官學(xué)校，１９１１年辛亥革命時(shí)曾參加國民軍攻占南京戰役。施禹傳治家嚴謹，教子有方。施士元幼時(shí)曾閱讀“四書(shū)”、“五經(jīng)”、《左傳》等經(jīng)典著(zhù)作及《封神榜》、《西游記》等古代小說(shuō)，遂使他既具有忠孝節義、仁義禮智信的道德規范，又有超越現實(shí)世界的思想境界。

　�。保梗玻澳晗�，施士元以總分第一的成績(jì)畢業(yè)于崇明三樂(lè )小學(xué)，旋即考入上海浦東中學(xué)，六年學(xué)制，他五年完成。學(xué)習期間，凡遇數理化難題，他不是遠而避之，而是鍥而不舍，千方百計地求得其解。對待難題，養成無(wú)畏和不屈不撓的精神。六年級時(shí)，他與一些同學(xué)成立了一個(gè)數理化學(xué)會(huì )，從事解難題工作。對施士元來(lái)說(shuō)，中學(xué)的課程已不成問(wèn)題，目標對準大學(xué)一年級數理化教材。在學(xué)期間，他曾被選為學(xué)生會(huì )長(cháng)，參加過(guò)上海發(fā)生的“五卅運動(dòng)”。

　�。保梗玻的晗�，施士元考入清華大學(xué)物理系。１９２６年３月１８日，他與全校同學(xué)一起反對段祺瑞對日簽訂塘沽協(xié)定。當時(shí)，在鐵獅子胡同槍林彈雨中，死傷３００余人，施士元幸免于難。１９２７年國共分裂，同學(xué)中對時(shí)事議論紛紛，施士元很少介入。他認為這些事，他無(wú)能為力，悄悄地常去圖書(shū)館，鉆進(jìn)書(shū)本里。１９２５—１９２９年四年間，施士元學(xué)習認真，獲得了大量的基礎理論知識，為以后開(kāi)展科學(xué)研究奠定了基礎。

　　我國最早從事核譜學(xué)研究的學(xué)者之一

　�。保梗玻鼓晗�，施士元考取了江蘇省官費留學(xué)法國。從上海到法國馬賽，飄洋過(guò)海，歷時(shí)３１天。１９２９年冬，他進(jìn)入巴黎大學(xué)鐳研究所，在居里夫人指導下，從事核譜學(xué)研究工作。

　　鐳研究所是居里夫人一手創(chuàng )辦起來(lái)的，它是當時(shí)全世界放射性研究三大中心之一，擁有當時(shí)全世界最強最齊全的放射源。有１．５克鐳、很強的釷源、當時(shí)全世界獨有的錒系元素等。在加速器技術(shù)沒(méi)有充分發(fā)展之前，天然放射性元素是核物理研究的唯一手段。因此，有些實(shí)驗工作其他實(shí)驗室不能做的，居里夫人實(shí)驗室能做。

　　原子核物理與原子物理的發(fā)展相似，也從譜學(xué)開(kāi)始，最早的工作是核譜學(xué)，即原子核的α射線(xiàn)譜、β射線(xiàn)譜與γ射線(xiàn)譜的研究與分析。３０年代初，居里夫人實(shí)驗室開(kāi)展對α射線(xiàn)譜精細結構的研究，施士元參加了此項工作。這一工作是在巴黎附近勃爾浮的大電磁鐵上進(jìn)行的。對γ射線(xiàn)譜的研究，最直接的辦法是用類(lèi)似晶體衍射譜儀。但是γ射線(xiàn)波長(cháng)很短，晶體衍射譜儀只能對軟γ射線(xiàn)適用，對一般的γ射線(xiàn)必須用比較間接的內轉換電子能譜類(lèi)確定γ光子的能量。因此，在３０年代初，人們的注意力放在放射性元素的內轉換電子能譜測定工作上。當時(shí)居里夫人給施士元的研究題目就是放射性沉淀物的內轉換電子能譜的測定與分析。施士元對釷Ｂ的β射線(xiàn)譜的文章于１９３２年發(fā)表在法國科學(xué)院院報上。同年他完成了釷Ｃ十Ｃ′十Ｃ"的β射線(xiàn)的磁譜工作。而在１９３２—１９３３年間，又完成了對錒系元素錒Ｃ十Ｃ′十Ｃ"的β射線(xiàn)磁譜工作。這些工作均寫(xiě)成論文發(fā)表在法國科學(xué)院院報上。最后一篇總結性文章則在１９３３年法國物理學(xué)年鑒上發(fā)表。

　　施士元和居里夫人及其助手一起，發(fā)現了α射線(xiàn)精細結構的能量與一些γ射線(xiàn)的能量嚴格相等。這是因為一個(gè)母核發(fā)射出一個(gè)α粒子之后，子核可以處在基態(tài)或者處在一個(gè)激態(tài)。如果子核處在基態(tài)，則α粒子能量最大。如果子核處在一個(gè)激態(tài)，則α粒子能量就要小些。因為一部分能量被用來(lái)激發(fā)子核。子核激態(tài)常以發(fā)射γ射線(xiàn)來(lái)消退激發(fā)。所以，γ射線(xiàn)的能量會(huì )嚴格地與α射線(xiàn)精細結構的能量相等。后來(lái)施士元經(jīng)過(guò)分析，意識到這種規律的出現是由于子核的激態(tài)可能是一種轉動(dòng)狀態(tài)。因為α粒子帶走了角動(dòng)量，角動(dòng)量守恒導致原子核的轉動(dòng)。

　　在１９２９—１９３３年的四年中，施士元專(zhuān)心一意地從事實(shí)驗工作。１９３３年春，在巴黎大學(xué)獲得博士學(xué)位。此后居里夫人曾要求施士元留下繼續在所里工作，并宣稱(chēng)可以負責他以后的生活費用。施士元因為已收到國內的約請信，故婉言謝絕了居里夫人的好意。

　�。保梗常衬瓿跸闹�際，施士元回國。他為了觀(guān)看蘇聯(lián)前幾個(gè)五年計劃發(fā)展重工業(yè)的成就，取道德國、波蘭和蘇聯(lián)西伯利亞回國，在列寧格勒參觀(guān)了冬宮及十月革命起義時(shí)的一些古跡，在莫斯科參觀(guān)了莫斯科大學(xué)及東方大學(xué)，還看到附近的集體農莊、幼兒園、面包工廠(chǎng)等。在海參崴施士元搭乘一艘貨輪回到上海。

　　為中央大學(xué)、南京大學(xué)物理系的發(fā)展竭盡全力

　　在上海，正逢中國物理學(xué)會(huì )召開(kāi)第二屆年會(huì )。施士元在會(huì )上作了放射性元素β磁譜的報告，受到與會(huì )者的好評，并在會(huì )上接到中央大學(xué)和浙江大學(xué)的聘書(shū)。他認為中央大學(xué)更需要他，于是應中央大學(xué)之聘來(lái)到南京，成為中央大學(xué)物理系教授兼系主任。當時(shí)，他只有２５歲，是全國高等學(xué)校中最年輕的一位教授。

　　在１９３３—１９５２年的１９年中，他每學(xué)期開(kāi)２門(mén)課，有時(shí)開(kāi)３門(mén)課。除無(wú)線(xiàn)電課程以外，其余課他都開(kāi)過(guò)。由于當時(shí)只有外文參考書(shū)，沒(méi)有中文教材，因此他在講課過(guò)程中，常常自編講義，先后編寫(xiě)了普通物理學(xué)、原子物理學(xué)、理論力學(xué)、光學(xué)等講義。１９５２年院系調整后，他還編寫(xiě)了Ｘ光結構分析、核理論、粒子物理等教材。為配合教學(xué)和科研的需要，他又翻譯了Ｘ光結構學(xué)、角動(dòng)量理論、核理論精選等方面的書(shū)。他在教學(xué)中對學(xué)生負責，教學(xué)內容正確無(wú)誤，深入淺出，舉一反三，觸類(lèi)旁通。在他的教誨下，培養了一批物理學(xué)人才。他的學(xué)生中有的后來(lái)成為聞名的科學(xué)家，如吳健雄等。

　　施士元在教課之暇堅持進(jìn)行科學(xué)研究工作。在設備條件很差的情況下，于１９３６年用Ｘ光衍射法觀(guān)察到鈉在熔點(diǎn)以上處于液態(tài)狀態(tài)還存在著(zhù)晶態(tài)的衍射花樣，這表示在液態(tài)中一個(gè)鈉原子周?chē)�的環(huán)境還保持局部的晶體環(huán)境。

　�。保梗常�—１９４５年抗日戰爭期間，中央大學(xué)西遷重慶，學(xué)生基本上照常上課。但因日本侵略軍飛機經(jīng)常轟炸騷擾，實(shí)驗室工作大部分停止，使科學(xué)研究工作無(wú)法進(jìn)行。

　�。保梗矗的辏冈�，美國在日本廣島、長(cháng)崎投下兩顆原子彈。原子彈的爆炸震驚了全世界，人們自然而然地提出一系列問(wèn)題：什么是原子彈？為什么原子彈有這樣大的威力？原子彈是怎樣制造的？等等。為了滿(mǎn)足人們的好奇心，施士元根據核物理知識和自己對核裂變現象的了解，作了一系列報告。施士元的報告在中央日報上作為新聞出現。于是政府機關(guān)（如資源委員會(huì )等）、工礦企業(yè)、軍事部門(mén)和軍隊紛紛約請他作報告。

　　在５０年代，當蘇聯(lián)建成第一個(gè)原子能發(fā)電站后，施士元做了多次關(guān)于和平利用原子能的報告。當蘇聯(lián)第一艘原子能破冰船下水啟航時(shí)，施士元又做了一系列報告。這些科普宣傳工作使施士元獲得科普積極分子稱(chēng)號。

　　南京解放前夕，當時(shí)的校長(cháng)、教務(wù)長(cháng)動(dòng)員他去臺灣。但他卻兀自不動(dòng)，安如泰山。他意識到在共產(chǎn)黨政權之下，知識分子不會(huì )沒(méi)事做。

　�。保梗担材�，中央大學(xué)改為南京大學(xué)，并成為文理科綜合性大學(xué)。仿照莫斯科大學(xué)，各系成立專(zhuān)業(yè)教研室，采用蘇聯(lián)教材。１９５４年，施士元為了配合重工業(yè)發(fā)展的需要，與一些教師共同創(chuàng )建了金屬物理專(zhuān)業(yè)，目的是培養發(fā)展重工業(yè)所需的金屬物理人才。施士元開(kāi)出Ｘ光結構分析課，翻譯出版了《倫琴結構分析》（俄譯本）與《Ｘ光結晶學(xué)》（英譯本），培養了金屬物理方面的研究生與光譜分析方面的進(jìn)修教師，發(fā)表了ＡｕＣｕ３有序無(wú)序轉變動(dòng)力學(xué)等１０余篇文章。

　　施士元為了配合我國發(fā)展原子能事業(yè)，在校領(lǐng)導支持下，創(chuàng )建了原子核物理專(zhuān)業(yè)。第一屆國際和平利用原子能會(huì )議在日內瓦結束以后，蘇聯(lián)來(lái)我國幾個(gè)大城市，進(jìn)行原子能和平利用圖片資料巡回展覽。施士元和南京大學(xué)一批師生到上海蘇聯(lián)展覽館參觀(guān)學(xué)習。會(huì )上來(lái)了十幾位蘇聯(lián)專(zhuān)家作學(xué)術(shù)報告。翻譯人員沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識，牛頭不對馬嘴，聽(tīng)者茫茫然。為彌補僵局，施士元作輔導報告，深入淺出，聽(tīng)眾恍然大悟。出版社得知此訊，索要施士元講稿，成書(shū)出版�！逗朔磻�堆理論導論》就這樣于１９６０年出版。這是我國當時(shí)唯一的反應堆理論書(shū)籍。過(guò)后多年，這書(shū)依舊是從事反應堆設計的學(xué)生們的入門(mén)教材。

　�。保梗担改�，核物理專(zhuān)業(yè)師生分成加速器、探測器、質(zhì)譜儀、β譜儀、核電子學(xué)等小組，日以繼夜研制教學(xué)用的儀器設備。奮戰一年后，核物理實(shí)驗室逐一建立起來(lái)，自力更生，培養了一批又一批學(xué)生，送往祖國邊遠地區原子能事業(yè)單位。

　　施士元考慮到核物理是實(shí)驗科學(xué)也是理論科學(xué)，遂在專(zhuān)業(yè)內建立一個(gè)理論小組，并在教學(xué)工作的同時(shí)出版了《角動(dòng)量理論》與《核理論精選》二書(shū)。約在１９７５年，核理論小組接受了第二機械工業(yè)部下達的核參數理論計算工作的任務(wù)。在核武器或反應堆設計過(guò)程中，需要大量的核參數，其中最主要的是中子打在一些核素上的散射截面。理論計算工作是使零星分散的實(shí)驗數據系統化，填凹補缺，內插外延，以滿(mǎn)足設計工作的需要。核理論小組用共振群方法進(jìn)行中子對一些輕核的截面計算。計算結果經(jīng)鑒定后被采用，并得集體獎。施士元用蒸發(fā)模型成功地計算在氚及氦上的（ｎ，２ｎ）和（ｎ，３ｎ）截面。當時(shí)在極低能量區中，理論與實(shí)驗不一致。施士元在１９８３年用準自由散射模型獲得滿(mǎn)意結果，文章在核物理雜志上發(fā)表。１９７８年以后，核參數工作發(fā)展成為核少體問(wèn)題理論工作，施士元曾多次主持核少體學(xué)術(shù)會(huì )議。

　�。罚澳甏�末，國內在１９５８年建立起來(lái)的核物理專(zhuān)業(yè)紛紛下馬。為了求生存，施士元和同事們將實(shí)驗工作轉向利用放射性同位素作核技術(shù)應用方面的工作，在８０年代先后開(kāi)展了穆斯堡爾譜在生物分子研究方面的工作和用正電子湮沒(méi)技術(shù)研究高分子材料的工作。在理論工作方面，施士元轉向研究粒子物理最基本的強作用問(wèn)題。

　　施士元除科研和教學(xué)外，積極參加各項社會(huì )活動(dòng)。１９５６年參加中國民主同盟。１９５８年起被選為江蘇省第二、三、五、六屆人民代表大會(huì )代表與中國人民政治協(xié)商會(huì )議第二屆南京市常務(wù)委員會(huì )委員。曾任中國質(zhì)譜學(xué)會(huì )副理事長(cháng)與質(zhì)譜雜志主編，江蘇省物理學(xué)會(huì )理事長(cháng)，江蘇省科普創(chuàng )作協(xié)會(huì )理事長(cháng)，中國核學(xué)會(huì )、核物理學(xué)會(huì )、科普協(xié)會(huì )常務(wù)理事。施士元積極參加由中國物理學(xué)會(huì )組織的物理學(xué)名詞規范化的工作，由他參加編寫(xiě)的《英漢物理學(xué)詞匯》，１９７５年由科學(xué)出版社出版。從１９８２年起到１９８７年，他又參加編著(zhù)《漢英物理學(xué)詞匯》，于１９９３年由南京大學(xué)出版社出版。施士元還愛(ài)好油畫(huà)，曾臨摹法國、意大利、德國、波蘭古典名畫(huà)幾十幅，創(chuàng )作油畫(huà)幾百幅，其作品《雁歸來(lái)》參加了１９９３年中國油畫(huà)展。

　　施士元于１９８７年退休，并成為南京大學(xué)物理系名譽(yù)主任。