名家博士论文 18 ：我国核物理研究开拓者赵忠尧博士论文 1930 年加州理工学院

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名家博士论文 18 ：我国核物理研究开拓者赵忠尧博士论文 1930 年加州理工学院

作者：宁笔 | 发表时间：2023-12-25 08:20 | 个人分类：名家博士论文 | 系统分类：科研笔记

中国科学院官网对赵忠尧先生的介绍如下：

网址 https://casad.cas.cn/ysxx2022/ygys/200906/t20090624_1809467.html ，核物理学家。1902 年 6 月 27 日生于浙江诸暨。1925 年毕业于东南大学。1930 年获美国加州理工学院博士学位。1948 年当选为中央研究院院士。1955 年被选聘为中国科学院学部委员（院士）。1998 年 5 月 28 日逝世。 曾任中国科学院高能物理研究所研究员、副所长，中国科学院原子能研究所副所长，中国科学技术大学教授、物理系主任，中国核学会名誉理事长。主要从事核物理特别是硬 g 射线与物质相互作用等方面的研究并取得突出成就，是中国核物理、加速器、宇宙线研究的开拓者之一。1929 年与欧洲学者同时最先观察到 g 射线通过重物质时除康普顿散射和光电效应外的“反常吸收”，并首先发现“特殊辐射”，最早观察到正负电子对产生和湮没的现象，对正电子的发现和物理学家接受量子电动力学理论起了重要作用。主持建成我国第一、二台质子静电加速器，为在国内建立核物理实验基地作出了重要贡献。

1930 年，赵先生获得加州理工学院博士学位，论文题目为：

The Absorption Coefficient of Hard Gamma-Rays（硬 γ 射线的吸收系数），论文全文，赵忠尧博士论文.pdf ，加州理工学院图书馆的 CaltechTHESIS（可以理解为加州理工学院机构知识库的硕博论文部分）提供此全文，记录为：https://thesis.library.caltech.edu/6270/，DOI: 10.7907/ZG7Q-QN03 。此文文摘也收录在科睿唯安的 ProQuest Dissertations & Theses Global（ProQuest 全球博硕论文数据库）中，数据库中此文链接为：https://www.proquest.com/pqdtglobal/docview/301772052 。

赵先生博文论文的致谢提到 Professor R. A. Millikan and Professor I. S. Bowen ，加州理工学院的其博士论文记录给出的Research Advisor(s): Millikan, Robert Andrews(co-advisor) 和 Bowen , Ira Sprague(co-advisor)。国内一般强调其导师为加州理工学院校长、1923 年诺贝尔物理学奖获得者密立根（1868 年 3 月 22 日 - 1953 年 12 月 19 日），当然就是 Professor R. A. Millikan 。密立根的确很牛，不仅仅是诺贝尔奖获得者，还是加州理工学院第 1 任校长，这一任就是 1920 年 - 1946 年！加州理工学院最高建筑，就是 Millikan Library 。Professor I. S. Bowen 其实也不赖，物理学家+天文学家（当然有人认为天文学家也是一类物理学家），月球上的鲍恩环形山就是以他的名字命名的，还有其名字命名的小行星（3363 号）。

说赵先生的科研，必须提及其 1930 年的两篇文章。一是 1930 年 6 月发表在 Proceedings of the National Academy of Sciences（大名鼎鼎的美国国家科学院院刊）上的 The Absorption Coefficient of Hard γ-Rays（硬 γ 射线的吸收系数），DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.16.6.431 ，此文或许是其博士论文的精华版；二是 1930 年 11 月发表在 Physics Review 上的 Scattering of Hard γ-Rays（硬 γ 射线的散射），DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRev.36.1519 。这两篇文章，观察到了 γ 射线通过量子物质时的“反常吸收”。


图 1 ：杨振宁高度认可赵忠尧的研究

关于赵先生“全球首先发现正电子”（就是基于上述两篇文章），以及相应的是否应该获得诺贝尔奖、是否真的被提名过诺贝尔奖，有很多争论。其实，本文开头给出的中国科学院官网的信息，比较严谨：赵先生的确观察到了一些现象，但对这个现象背后的理论归因，不正确。因此，严格意义上，很难说是“全球首先发现正电子”。1932 年 8 月，其同学卡尔·大卫·安德森（Carl David Anderson，1905-1991 年）最终发现正电子，并命名为“positron”。安德森的确是赵先生的同学，导师也是 Professor R. A. Millikan ，也是 1930 年获得博士学位，博士论文题目为 Space-Distribution of X-Ray Photoelectrons Ejected from the K and L Atomic Energy-Levels（K 和 L 原子能级发射的 X 射线光电子的空间分布），CaltechTHESIS 的记录为：https://thesis.library.caltech.edu/4075/，DOI: 10.7907/3YRX-MS96 。所以，安德森十有八九是知道赵先生在隔壁研究什么，研究到了什么的，因此，推论出赵先生的研究对安德森发现正电子有帮助，理所当然。曹聪老师 2004 年在 Minerva 有篇题为“Chinese Science and the ‘Nobel Prize Complex’”（中国科学与“诺贝尔奖情结”）的文章，DOI：doi.org/10.1023/B:MINE.0000030020.28625.7e，提到安德森在 1936 年因为发现正电子获得了诺贝尔物理学奖，50 年后，其承认（acknowledged，也可以译为致谢）：Zhao had inspired his discovery 。这里的“inspire”，或许译为“启发”比较妥当。无独有偶，钱临照院士（据说是赵先生的干亲，赵先生的儿子称钱院士为干爹，钱院士的儿子也称赵先生为干爹）给赵先生 90 寿辰的贺贴写着：寿过普朗克；学启安德森。“启”，恰到好处。所以：给赵先生诺贝尔奖，当然可以；不给，也很难说就不对。至于赵先生是否被提名过诺贝尔奖，目前科技史界应该已经有定论了，的确没有被提名过。但毋容置疑，在导师们的建议和指导下，赵先生当时走在全球物理学研究的最前沿，也做出了非常重要的贡献。


图 2 ：钱临照给赵忠尧 90 寿辰的贺贴

还有一个有趣的八卦，涉及川建国。川建国有个亲叔叔，约翰·乔治·特朗普（John George Trump ，1907 年 8 月 21 日 - 1985 年 2 月 21 日)曾任麻省理工学院教授几十年，这些都是事实。后面这些不敢确定，据说赵先生 1945 年回米国再入加州理工学院和麻省理工学院（不确定是严格意义的学习还是工作），这位麻省理工学院的特朗普教授给了很多帮助：不仅仅提供学习和工作的便利，协助购买一些零件，还将实验室的一台旧的静电加速器送给了赵先生，助力赵先生回国建成了我国第一台静电加速器。川建国，是有渊源的？这次回国，赵先生也是乘“威尔逊总统号”回国的，对，就是那个著名的“威尔逊总统号”第 17 次航程。

关于赵先生抱着镭的“乞丐英雄”一事，有很多传闻，大意是赵先生用菜坛子携带镭从北平带到清华大学长沙临时校区,交给梅贻琦校长，一路历经千辛万苦，被误认为乞丐。其实这事，还有另外一个版本，说的是清华大学物理系实验员阎裕昌从北平抱着镭，送到天津，交给叶企孙先生。俩事均可查到不少文章，但由于历史久远，均不好考证了。当然，这俩事也不一定冲突，都是真实的可能性也是存在的。有张夸张的照片，被疯传了很多个地方，也被安到过叶企孙先生身上过，可信度不高。也有赵先生从卢瑟福（Ernest Rutherford，1871 年 8 月 30 日 - 1937 年 10 月 19 日）所在的英国剑桥大学卡文迪许实验室（Cavendish Laboratory）带回国 50 克镭的报道。


图 3 ：李政道给赵忠尧纪念馆的题词

聊几句我们的诺贝尔奖情结。首先得说，这不是什么坏事，适度追求诺贝尔奖应该利大于弊。通常，诺贝尔奖颁发给有份量的学术成果，获得诺贝尔奖也意味着全球学术界的认可。一国获得一定数量的诺贝尔奖，也通常意味着该国学术水平较高。但凡事有个度，个别诺奖相关的现象值得商榷。事例一是有的学术会议，极力追求邀请到诺贝尔奖获得者与会，不惜重金不说，甚至学科的相关性都存疑。这真的很必要吗？诺奖获得者什么都懂吗？事例二是，充斥着诺贝尔奖欠 ** 一个道歉、** 本应第一个获得诺贝尔奖、** 与诺贝尔奖擦肩而过或类似的消息，甚至个别正规媒体也参与其中。这也大可不必，把科学家的贡献说清楚道明白更合适，如果说不清楚就尽量只给出一些事实吧。从这个意义上说，中国近现代科技史研究还有不少空间，对应的科技史的普及，至少适度发声更显必要。