當(dāng)代物理學(xué)在中國(guó)的發(fā)展

1、當(dāng)代物理學(xué)在中國(guó)的發(fā)展當(dāng)代物理學(xué)在中國(guó)的發(fā)展（一）（一）2020世紀(jì)上半葉中國(guó)物理學(xué)家的重要成就世紀(jì)上半葉中國(guó)物理學(xué)家的重要成就本世紀(jì)初，一批中國(guó)學(xué)者到西方國(guó)家學(xué)習(xí)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)，開展物理學(xué)的研究工作。他們中間一些人學(xué)有所成后，回國(guó)興辦教育，出版刊物，組織學(xué)會(huì)和創(chuàng)辦研究機(jī)構(gòu)。由于他們的辛勤勞動(dòng)、不懈努力，在國(guó)內(nèi)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的青年物理學(xué)人才。這些人再次被派遣出國(guó)留學(xué)深造，并在物理學(xué)研究方面做出了許多出色的工作。20世紀(jì)上半葉，中國(guó)物理學(xué)

2、工作者在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作，在物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都做出了一些一流水平的成果，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。1力學(xué)力學(xué)力學(xué)是研究物質(zhì)在力的作用下運(yùn)動(dòng)和變形規(guī)律的一門科學(xué)。它以研究天然的或人工的宏觀對(duì)象為主，也涉及宇觀或細(xì)觀甚至微觀各層次的對(duì)象及有關(guān)規(guī)律。按照上半世紀(jì)我國(guó)的科學(xué)劃分，力學(xué)也屬于物理學(xué)范疇內(nèi)，在力學(xué)領(lǐng)域取得重大成就的學(xué)者也都是物理學(xué)家，故將其歸之于物理學(xué)領(lǐng)域加以記述。我國(guó)學(xué)者在力學(xué)領(lǐng)域所取得的重大成就，主要在流體力學(xué)

3、流體力學(xué)和應(yīng)用力學(xué)方面。流體力學(xué)：周培源(1902～1993)1938年在西南聯(lián)合大學(xué)時(shí)即開始進(jìn)行不可壓縮粘性流體理論研究，在國(guó)際上首先提出了脈動(dòng)方程（或稱漲落方程），建立了普通湍流理論。根據(jù)這一理論對(duì)一些流動(dòng)問(wèn)題做了具體計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)符合得很好(1940)。他的研究成果曾獲當(dāng)時(shí)國(guó)家教育部自然科學(xué)類一等獎(jiǎng)。張國(guó)藩(1905～1975)從30年代開始從事湍流理論研究，他認(rèn)為流體力學(xué)傳統(tǒng)的NavierStakes方程不能用于湍流

4、，而必須先把湍流的物理機(jī)制搞清楚，按新的物理模型建立基本方程。為此他完成了以下工作：(1)類比分子運(yùn)動(dòng)論分子運(yùn)動(dòng)論的方法，建立了湍流“溫度”、“壓強(qiáng)壓強(qiáng)”和“熵”等物理量，并將它們編入流體力學(xué)方程，相當(dāng)詳細(xì)地討論了湍流通過(guò)圓管和兩個(gè)平行面之間的情況，并扼要地討論了湍流的衰減、湍流結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)作用的特性等問(wèn)題。后來(lái)他又發(fā)展了上述思想，用量子統(tǒng)計(jì)方法求湍流能譜分布式。(2)論證了湍流運(yùn)動(dòng)是一種非牛頓流體運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部阻力應(yīng)改用冪數(shù)式表示，并依此

5、建立了他自己的湍流運(yùn)動(dòng)方程。1950年，盧鶴紱(1914～1997)提出流體的容變粘滯粘滯性理論，從而推出霍爾假定的容變弛豫方程，并在聲傳播和吸收現(xiàn)象上取得初步成效。1951年，他又在全部頻率范圍內(nèi)將容變粘滯彈性理論應(yīng)用到超聲（及聲源聲源前川流）的傳播和吸收現(xiàn)象上，得出能夠描述實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有概括性的公式。莊逢甘1950年也研究了湍流的統(tǒng)計(jì)理論。1944年，林家翹(1916～)在美國(guó)加州理工學(xué)院對(duì)二維平行流穩(wěn)定性的研究取得了突破性進(jìn)展。他首

6、次運(yùn)用漸近分析方法求出了完整的中性曲線，從的。他后來(lái)的工作指出坐標(biāo)條件不是必需的，主張使用附合實(shí)際的物理?xiàng)l件，可以得到合理的結(jié)果。70年代末，正是在雙星輻射阻尼的觀察上得到引力波存在的第一個(gè)證據(jù)。3聲學(xué)聲學(xué)在古代，中國(guó)是對(duì)聲學(xué)做出突出貢獻(xiàn)的國(guó)家之一，到了近代，中國(guó)聲學(xué)研究比較落后。50年代中期以前只有少數(shù)科學(xué)家對(duì)少數(shù)的分支學(xué)科進(jìn)行過(guò)一些研究工作。在空氣聲學(xué)方面，20年代后期，葉企孫(1898～1977)測(cè)定了清華大學(xué)禮堂的音質(zhì)，提出了改

7、進(jìn)該建筑物音質(zhì)的具體辦法，并發(fā)表了《清大學(xué)禮堂之聽音困難及其改正》的論文，開創(chuàng)中國(guó)建筑聲學(xué)研究之先河。馬大猷(1915～)應(yīng)用求解波動(dòng)方程并使其滿足廳堂邊界條件的物理聲學(xué)方法，建立了房間聲學(xué)簡(jiǎn)正波的理論基礎(chǔ)。早在1939年，他就突破了聲波要遠(yuǎn)小于房間尺寸和物體大小的限制，首先求得低頻范圍下矩形空室中的簡(jiǎn)正波頻率分布公式，建議將它推廣到任意形態(tài)的房屋之中。接著他又與Hunt、Beranek合作，利用受壁面聲阻抗影響的阻尼聲波簡(jiǎn)正振動(dòng)方式而

8、分析了均勻壁面矩形室中的聲衰變，提出了分析混響的新方法。40年代，他利用波動(dòng)聲學(xué)方法探討了矩形室中非均勻的聲邊界、顫動(dòng)回聲以及房屋音質(zhì)的起伏等問(wèn)題。第二次世界大戰(zhàn)期間，汪德昭(1905～)在法國(guó)國(guó)防部第四研究組承擔(dān)了反潛聲吶的研究，先后在主動(dòng)聲吶加大功率功率和以氣壓哨聲消除霧滴的研究方面做出優(yōu)異成果。魏榮爵(1916～)是中國(guó)聲學(xué)事業(yè)創(chuàng)始人之一，1950年，他在美國(guó)加利福尼亞大學(xué)運(yùn)用分子的弛豫吸收理論，成功地解決了低頻聲波在水霧中的反常

9、吸收現(xiàn)象，指出聲波導(dǎo)致氣液兩相轉(zhuǎn)換是聲能消散的原因。他還進(jìn)行過(guò)聲波消霧的研究。在超聲學(xué)方面，40年代初汪德昭在法國(guó)用聲柵光衍射方法研究了超聲波聲波在二硫化碳液體中的聲吸收。這一早期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果被稱為是該領(lǐng)域最可靠的數(shù)據(jù)之一。1941～1943年，許宗岳(1911～1974)在美國(guó)布朗大學(xué)從事水超聲吸收的精確測(cè)量與理論研究。他用自己提出的力積分天平法，消除各種干擾，提高了靈敏度，在10～50MHz頻率范圍內(nèi)，測(cè)得室溫下自來(lái)水的2av2101

10、7平均值為45.4cm1sec（2α為聲強(qiáng)衰減系數(shù)，v為聲頻率）。此數(shù)值與經(jīng)典stokes公式計(jì)算值有明顯的差異。他在解釋這一結(jié)果時(shí)，提出將stokes公式修改為2av2=4π2(λ2μ)ρ0c3，即除了考慮水的剪切粘滯系數(shù)μ以外，還應(yīng)考慮“壓縮”粘滯系數(shù)λ。許宗岳的這一研究成果被稱為聲吸收測(cè)量的代表性工作和主要參考資料。40年代末，北京大學(xué)杜連耀在美國(guó)從事微波超聲的產(chǎn)生及應(yīng)用研究，發(fā)表論文10余篇，在1952～1955年間研制成鈦酸鋇