最年輕諾獎得主的學生，中國金屬物理開拓者的歸國路_風聞

餘瑞璜，一位在中國近現代科學史上留下深刻印記的物理學家。他的人生軌跡不僅與個人學術追求緊密相連，更與時代的洪流交織。在民族危亡的關鍵時刻，他毅然回國。從英倫頂尖學府到抗戰後方的科學重鎮，再到東北黑土地上的科教耕耘，他經歷了怎樣的抉擇與挑戰？在艱苦環境中，他又做出了對學界產生重要影響的工作？讓我們一同走進餘瑞璜的人生歷程，探尋他的經歷、成就以及其背後所藴含的意義。

撰文 | 史曉雷

楔子

1937年7月，盧溝橋事變爆發，中華民族到了歷史存亡關頭。隨着日軍全面侵華戰爭的推進，華北已經安放不下平靜的書桌。

就在這年的年底，一位遠在英國曼徹斯特大學物理系留學的中國學子，即將迎來他人生的一個重大抉擇。他剛剛獲得物理學博士學位，導師是赫赫有名的物理學家小布拉格（Lawrence Bragg）。這位小布拉格與其父老布拉格（Henry Bragg）創造了近代物理學史的一個奇蹟，他們因在確定物質晶體結構方面的開創性研究而被授予1915年的諾貝爾物理學獎，不但是諾貝爾獎三大科學獎歷史上第一對父子得主，而且小布拉格獲獎時僅有25歲——迄今仍是最年輕的科學獎得主。而當時在小布拉格手下獲得學位的這位中國學子叫餘瑞璜，當時31歲。他在兩年前——1935年，考取了中英庚款留學生，同批24位錄取者中還有後來成為著名高能物理學家的張文裕、著名數學家柯召、著名學者錢鍾書等。就在餘瑞璜拿到博士學位不久，一封從中國昆明的來信使他陷入了沉思。

圖1 餘瑞璜（1935年）

抉擇

從昆明給餘瑞璜致信的是吳有訓，他是中國現代物理學的四位元老之一（另三位分別是胡剛復、葉企孫、饒毓泰），當時他擔任西南聯合大學理學院院長。西南聯大由華北地區的清華大學、北京大學、南開大學為保存教育的種子，戰時臨時組建而成：先是於1937年11月在長沙合組為國立長沙臨時大學，後因長沙告急，隨輾轉於1938年春在昆明組建了國立西南聯合大學。由羅庸作詞的校歌，開頭一句“萬里長征，辭卻了五朝宮闕，暫駐足衡山湘水，又成離別”，寫的正是當年顛沛流離南遷的情景。吳有訓在給餘瑞璜的信中提到，希望他不要急於回國，而應該繼續留在英國一段時間進行X射線金相學的研究，學成之後採購一批必要的實驗設備，然後回到西南聯大，創建清華金屬研究所。同時，餘瑞璜也收到了吳有訓匯去的5000美元，作為將來採購設備之資費用。

在攻讀博士學位期間，餘瑞璜深受小布拉格的賞識。畢業之後，小布拉格建議餘瑞璜到老布拉格領導的英國皇家研究所（Royal Institution，也譯作皇家研究院）工作，那時老布拉格擔任皇家研究所戴維-法拉第實驗室的主任。前行的道路，一條是到皇家研究所，另一條是轉學X射線金相學、然後回國，面臨人生的重大抉擇，餘瑞璜後來回憶道：

“到皇家研究所工作，當然對我的前途十分有利，當時我的妻子女兒均在我身邊，我無任何後顧之憂；反之，帶領全家回國，日本帝國主義在南京大屠殺，並正進攻武漢，不僅前途茫茫，而且全家人均有生命危險。經過再三考慮之後，我深深感到作為中華民族的兒女，理應奔赴國難，不能再躊躇。因此我斷然放棄了去皇家研究所的機會，而到北威爾士大學Owen教授的實驗室進行X-光金相學的研究，為回國工作做準備。”

1938年10月，武漢陷落。當餘瑞璜從報紙上得到消息後，他站在海濱沙灘上，遙望東方的明月，痛哭不止，他為祖國的前途和命運充滿了憂慮和悲傷。

恩師吳有訓

吳有訓的一封信改變了餘瑞璜的命運，那麼吳有訓為何給餘瑞璜去信，他們又有什麼關係呢？原來，吳有訓是餘瑞璜在東南大學就學時的老師，而且還是他的一位恩師。這事就得倒回來從餘瑞璜早年的求學經歷説起了。

吳有訓與餘瑞璜都是近代江西曆史上的科學名人。吳有訓生於1897年，是江西高安人；餘瑞璜生於1906年，是江西宜黃人。高安到宜黃並不遠，大約100公里，但兩人早些時候並無交集，他們是在南京的中央大學時因師生關係結識的。

1924年，餘瑞璜從江西省立第三師範學校（現撫州市第一中學）考入國立東南大學物理系。1926年，吳有訓從美國芝加哥大學留學回國，並於1927年受聘為第四中山大學（東南大學等校已被併入該校，後改名為中央大學）物理系副教授，兼系主任。這樣吳有訓就成了餘瑞璜的物理教師，教授他電磁學、分子運動論等，還指導他如何選擇選修課。

1928年，清華大學物理系主任葉企孫到中央大學物理系講學，題目是“光與物質”。餘瑞璜作為四年級的學生聆聽了這場講座，當他聽到葉企孫講電子不但是粒子，而且具有光的屬性後，非常興奮。他覺得清華大學物理系應該是自己未來工作的理想之所，因此在畢業前夕給剛剛調任清華大學物理系的吳有訓寫了一封信，表達了自己的心願。吳有訓非常歡迎餘瑞璜到清華去，由於當時葉企孫是清華大學物理系主任，便很快徵求了他的意見，葉企孫當即同意。這樣，1928年底餘瑞璜到了清華大學物理系擔任吳有訓的助教，開啓了他的科研生涯。

吳有訓的言傳身教，深深影響了餘瑞璜。他後來回憶説：

“當我第一次到他的X光實驗室時，看到他身穿竹布做的工作服，正在刨平木板條，用它們在實驗室的一角做柵欄，把X光管用的高壓變壓器和人隔開。他又自己繞一個絕緣的低壓變壓器來輸送X光管燈絲的電流。他經常對我説，作一個物理學家不僅要動腦，而且要用手，他自己確實也是這樣做的。到現在55年過去了，這位著名教授自己做木工和電工的情景，至今還栩栩如生地刻印在我的腦海。”

在吳有訓的指導下，餘瑞璜很快嶄露頭角。

嶄露頭角

1908年，英國曼徹斯特大學的盧瑟福（Ernest Rutherford）正在籌劃著名的α粒子散射實驗，德國物理學家蓋革（Hans Wilhelm Geiger）擔任他的助手。蓋革發明了能記錄單個α粒子的計數器，即蓋革計數器。這種儀器解決了測量一個α粒子所產生的電離電流問題，並設法使微弱的電離電流增強到可以被記錄下來。1928年，蓋革與米勒（Walther Müller）改進了這種儀器，使其成為可以檢測所有電離輻射的一種儀器。1930年，吳有訓得到蓋革計數器改進的消息後，便讓餘瑞璜製作一台蓋革計數器。

很快餘瑞璜製作完成了我國第一台蓋革計數器，但在最初的檢測過程中出現了問題。當時他打算通過測量宇宙線的強度來檢驗計數器的準確性與可靠度。可惜當時並未掌握宇宙線陣雨簇射分佈的情況，餘瑞璜認為宇宙線的強度是一個恆定值。結果發現，計數器檢測次數的時間分佈很不均勻，有時一分鐘30多次，有時一分鐘僅有幾次。他百思不得其解，只是認為是自己製作的儀器問題，因此他反覆對儀器進行修改，大約折騰了兩三個月，結果以失敗告終，檢測到的宇宙線強度依舊不均勻。突然有一天，他茅塞頓開，想到會不會是宇宙線的強度本身就是不均勻的呢。於是他改變了檢測方法，把鐳置於鉛盒中，然後上面蓋幾塊鉛塊。通過檢測同樣數量鉛片覆蓋的鐳的放射性，蓋革計數器顯示均勻。這就説明了他製作的計數器無誤，從而也證明了宇宙射線的強度是不均勻的。

對這次製作蓋革計數器的經歷，餘瑞璜觸動很大，後來他專門寫了一篇文章《主觀主義的教訓》，認為自己當初犯了主觀主義的錯誤，先入為主地認定了宇宙線的恆定特性。這其實反映了餘瑞璜嚴於律己、勇於反思、實事求是的科學態度。

1932年，餘瑞璜在《清華科學報告》發表了他科研生涯的第一篇論文《關於氬的X射線的吸收與散射》。全文為英文，儘管只有三頁，卻簡潔地呈現了他對氬的X射線吸收和散射的計算與實驗結果，在文末他還不忘對吳有訓的建議與鼓勵表示感謝。三年後，美國物理學家、1927年諾貝爾物理學獎得主康普頓（Arthur Holly Compton）在與艾利森（Samuel King Allison）合著的《X射線的理論與實驗》一書中引用了餘瑞璜的這篇論文，略有遺憾的是，書中把餘瑞璜名字的英文拼法S.H.Yu誤拼成了S.A.Yu。

建功大普吉

現在該回頭説餘瑞璜接到吳有訓信後的故事了。餘瑞璜決議改學X射線金相學，然後購買儀器回國創辦清華金屬研究所。他在1938年初先去了北威爾士大學，然後5月到了英國伯明翰大學學習冶金與金相學。為了儘早返回祖國，餘瑞璜把在伯明翰大學的時間一度壓縮，期間他還要往返倫敦購買創辦金屬所需要的設備。1938年11月，餘瑞璜帶着妻子和兩個女兒啓程回國，一路備嘗艱辛，最後經過泰國、緬甸進入雲南，於1939年1月抵達昆明。

餘瑞璜全家抵達昆明後，吳有訓幫助他們把家安置在了昆明西北郊外的梨煙村。所謂的家，不過是三間草房，隔壁便是村民的牛欄。餘瑞璜顧不上太多，馬上投入了清華大學金屬研究所的工作，接下來這幾年，他不但在學術研究上取得了重要突破，同時為我國的抗戰事業貢獻了他最大的心力。

關於清華大學金屬研究所的籌建，實際上早在籌備長沙臨時大學校舍時，便被提上日程，學校決定金屬研究所與資源委員會冶金室分工合作：冶金室側重方法或製造冶金學，金屬所側重物理冶金學。後因戰事，籌建一度擱淺。遷往昆明之後，在1938年夏成立了清華大學金屬研究所（該所是清華大學服務於抗戰的五個特種研究所之一，獨立於西南聯合大學），成立之初所長是吳有訓，成員僅有孫珍寶、黃培雲。1939年餘瑞璜回國後，任金屬所副教授，主持用X射線研究金屬及合金的工作；1940年王遵明從麻省理工學院留學回國，主持冶金學方面的研究工作。金屬研究所設在大普吉（原名大普集，亦為昆明郊外小鎮），距離梨煙村有五六里。

大普吉，完全可以作為我國近代史上保存科學火種的一個聖地，值得永遠銘記。不過，現實令人遺憾，如今很少人知道這個名字了。當時大普吉集中了清華大學三個特種研究所：金屬研究所、農業研究所、無線電研究所。此外，那裏還有校醫室與圖書館，因為較偏僻，聯大貴重的科學儀器也集中在那裏，一時成了抗戰時期大後方的科學重鎮，而餘瑞璜在那裏起到了重要作用。當時在農業研究所主持植物生理組的湯佩松回憶説：

“在大普集（吉）期間的一項重要活動是三個研究所的人員之間在業務上的交流和合作。在我們搬到大普集新址後不久，由金屬研究所的餘瑞璜發起組織在這三個研究所工作的部分朋友，加上家在附近梨園（煙）村在西南聯大教課的一些朋友，每月定期（星期天）在大普集與梨園村之間的一家茶館會晤，由每人輪流作自己的工作報告或專題討論，學術空氣十分濃厚。集會是在無拘無束的形式下進行的，既無正式組織形式，也無正式負責人，只是在每次會後推舉出下次集會的召集和主持人。參加者據我記憶的有：吳有訓、任之恭、餘瑞璜（發起人）、範緒筠、孟昭英、趙忠堯、黃子卿、華羅庚、王竹谿、趙九章、殷宏章、婁成後和我。還有幾位是從城裏來的，不太熟悉，現已記不清了。似乎有張文裕和另一位出色的天文學家戴文賽（福建人，解放後為南京大學天文系教授），一共十五人左右。人數雖少，抱負頗大。餘瑞璜（在那不久前從英國留學回國）在首次集會上稱：‘英國皇家學會（The Royal Society, London）就是由少數幾位熱心的科學家以友誼集會學術交流方式開始的。’當然我們這個學術交流會的目的和抱負也就不言而喻了。”

圖2 1944年餘瑞璜（前排左二）與湯佩松（前排左四）在大普吉，兩者中間是李約瑟夫人李大斐，李約瑟拍攝。

餘瑞璜的子女回憶當時父親每天從梨煙村步行到大普吉的生活，那時連崎嶇的小路都沒有，只能沿着田埂走。

“父親每天日出起牀，吃了早飯就提上他自己用罐頭筒綁上一根鐵絲做成的飯盒，步行去大普及（吉）。直到太陽下山，才見父親慢慢悠悠地走了回來，七年如一日。”

1942年，是餘瑞璜科學生涯的“豐收期”，他在英國的《自然》雜誌發表4篇論文（其中一篇與助手赫崇本合作）。特別是其中的兩篇，《晶體分析X射線數據的新綜合法》與《從相對衍射線強度測定絕對強度》，被餘瑞璜認為是自己的成名之作。這兩篇論文對國內外晶體結構分析領域產生了重要影響。第二篇論文的審稿人、當時在英國卡文迪許實驗室工作的威爾遜（Arthur Wilson）深受餘瑞璜這篇論文的啓發，以同樣的題目在同一期《自然》上刊發了論文，附在了餘瑞璜論文之後，這在科學界是非常罕見的。1978年6月5日，當時已經是英國皇家學會會員、伯明翰大學晶體學教授的威爾遜致信餘瑞璜説：

“1942年在《自然》雜誌發表的我的文章應稱為我們的文章，這是我最著名的文章，它被人引用的次數幾乎等於我的其他文章被引用次數的總和。”

同年6月27日另有一封海外來函寄給餘瑞璜，寄信者是英國皇家學會會員、曼徹斯特大學利普森（Henry Lipson），信中説道：

“你是否知道，戰爭期間你在《自然》雜誌上發表的快報，開闢了X光強度統計學的整個科學領域。”

因此可以毫不誇張地説，餘瑞璜是X射線強度統計學的奠基人。那麼他是如何想到這一方法的呢？餘瑞璜回憶説：

“1939年回國途經地中海，我在甲板上憑欄思索，老方法效率太低，似乎可以用更有效的收斂級數替代傅里葉級數對光強度進行統計綜合，以便提高分辨率和提供晶體中原子座標之更多不用信息，併為複雜結構分析提供方便的想法。”

前述1942年的兩篇文章便是這一想法的結果，緊接着1943年餘瑞璜與郝崇本合作在中央研究院的《科學記錄》上發表論文《用X射線數據的新綜合法確定晶體結構——對黃鐵礦的應用》驗證了這一理論。

抗戰期間，餘瑞璜的工作還對國內學界產生了影響。著名物理學家吳大猷回憶西南聯大時期的實驗工作時説：

此外湯佩松還回憶説，他帶領農業研究所的沈淑敏與餘瑞璜、郝崇本合作，用X射線衍射的方法完成了一篇關於家蠶吐絲過程中晶體結構動態的論文。

獻身黑土地

抗戰勝利後，餘瑞璜一家終於回到了北京，回到了熟悉的清華園。1948年秋，餘瑞璜接受美國國務院富布賴特美中交換教授講座的邀請，準備前往美國麻省理工講學與研究。在前往波士頓途中，他在加州理工學院進行了短期訪學，正值那時渡江戰役開始了，餘瑞璜毅然改變了行程，回到了祖國。1950年朝鮮戰爭爆發後，為了挽救負傷的戰士，餘瑞璜設計製作了我國第一個永久性醫用真空X光管。

1952年，全國大範圍的院系調整開始了，中央決定在東北長春創建一所綜合性大學——東北人民大學（吉林大學前身）。餘瑞璜帶領家人，義無反顧地到了東北，擔任物理系主任，創建了我國第一個金屬物理專業。餘瑞璜招攬人才、訂閲學術期刊、購置科學儀器、開展學術討論，忙得不亦樂乎。一時間，東北人民大學物理系羣星閃耀，除餘瑞璜外，還有我國高能物理的開拓者之一霍秉權，我國合金相圖研究工作的奠基人之一鄭建宣，我國核物理的開拓者之一朱光亞，著名理論物理學家吳式樞等。寥寥數年經營，物理系已經蜚聲海內，同時為全國特別是東北鋼鐵工業基地的生產和科研培養了大量骨幹人才。

圖3 餘瑞璜在工作（東北人民大學期間）

在反右運動和文化大革命期間，餘瑞璜受到嚴重衝擊和迫害、受盡磨難。1978年，餘瑞璜在《科學通報》發表了《固體與分子經驗電子理論》，他用三個假設和一個方法解決了固體物理中的許多重要問題。他認為這一理論是他一生最滿意的科研工作。

1997年5月19日，餘瑞璜走完了他91年的人生歲月。

尾聲

在一次採訪中，記者問餘瑞璜成功的秘訣是什麼？他回答説：Thinking, thinking, and thinking; Doing, doing and doing。我把它翻譯為：思考，思考，再思考；行動，行動，再行動。有一次，他在一枚首日封上題詞：失敗使人高尚，困難使人堅強，滿懷希望前進，比達到還要好。這兩句話是他的人生的信念與格言，也是他光輝一生的真實寫照。

參考文獻

[1]周航，《結晶：餘瑞璜傳》，吉林教育出版社，2000年

[2]《餘瑞璜科學論文選集》，吉林大學出版社，1996年

[3]周航，《五十年滄桑話今昔——訪著名物理學家餘瑞璜教授》，《物理實驗》1982

年第4期

[4]蕪茗，《學部委員餘瑞璜教授答本刊記者問》，《現代物理知識》1992年第4期

[5]何思維、尹曉冬，《紀念X射線衍射發現100週年暨緬懷晶體學家餘瑞璜先生》，《現代物理知識》2014年第5期

[6]黃培雲口述、鄭豔訪問整理，《黃培雲口述自傳》，湖南教育出版社，2011年

[7]湯佩松，《為迎朝霞顧夕陽——一個生理學科學家的回憶錄》，科學出版社，1988年

[8]餘瑞璜，《我的老師吳有訓先生》，選自《吳有訓百年誕辰紀念文集》，中國科學技術出版社，1997年

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