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张宗燧

张宗燧(1915~1969)中国物理学家。中国科学院院士。著名哲学家、政治活动家张东荪的次子。第一位在剑桥大学开课的中国人。1915年6月1日生于浙江杭州,1934年毕业于清华大学物理系并留校攻读学位。1938年获英国剑桥大学哲学博士学位并先后去丹麦、瑞士进行科学研究。1939年回国并任重庆中央大学物理系教授。1945年以英国文化协会高级研究员身份赴英国剑桥大学进行科学研究。1947年赴美国普林斯顿高等学术研究院、费城加尼基工业大学工作。

张宗燧 浙江杭州人。1915年6月1日~1969年6月30日。1948年回国。历任中央大学、北京大学教授,北京师范大学教授及理论物理教研室主任,中国科学院数学研究所研究员及理论物理研究室主任兼中国科技大学教授等职。1940-1945年担任国立中央大学物理系教授。1957年受聘为中国科学院数理化部学部委员。1969年6月30日,因受极左路线的迫害而死,仅54岁。

张宗燧从事教育工作多年,在教学中成绩显著,获得大家好评。他先后培养研究生多人,他的学生正在我国各有关科研领域内发挥着骨干的作用。张宗燧热爱祖国,在解放前夕毅然回国,他拥护党和社会主义,他热爱科学,刻苦钻研业务,在理论物理的研究和培养人才方面,贡献了自己的一生。

张宗燧主要从事理论物理特别是统计物理、 量子力学、量子电动力学和量子场论等方面的研究与教学工作。30年代在国外对统计物理进行了不少研究,在合作现象、特别是固溶体的统计物理理论等方面取得创见性成果,受到国际学术界的重视;并于回国后继续在合作现象和量子系统的各态历经问题等研究方面取得有价值的成果。是中国较早从事量子场论研究的学者之一,30年代后期即进行量子场论方面的研究,在量子场论的形式体系的建立,特别是高阶微商、高自旋粒子的量子场论等方面很有创见,取得多项当时国际先进水平的研究成果。40年代后期,在理论的数学形式、洛伦兹群的表示、重正化理论、统计物理、层子模型等方面作了不少研究并取得多项重要成果。有《电动力学和狭义相对论》等专著。

张宗燧的父亲张东荪是著名哲学家、社会活动家,母亲吴绍鸿贤惠持家,兄张宗炳居长,宗燧次,下有弟张宗颖,张妹宗烨。幼时家居上海,宗燧五岁进学,好强争胜。後入育才中学,受戴铁君先生启蒙,对数理产生兴趣,表现出卓越的学力。

1930年,张宗燧年十五岁,入燕京大学物理系,次年转清华大学,受吴有训、赵忠尧等名师指导。1934年入清华研究院,同年报考庚款出国留学。1935年物理专业名额仅一人,吴师建议张宗燧改考天文专业,张宗燧从命,经短期速成,即考取美庚款,后去紫金山天文台实习半年,准备赴美。然而,张宗燧有宏志于数学和理论物理,以当时国际学术水准,欧洲高于美国;于是他放弃“美庚款”,次年报考“英庚款”数学专业,第四届“英庚款”数学专业两名取生为许宝和张宗燧。

1936年,张宗燧于剑桥大学数学系,受业于著名统计物理学家福勒(R.H.Fowler),两年发表了论文七篇,获博士学位。张宗燧在“合作现象”领域,特别是关于“固溶体的统计理论”,取得优异成果,《贝特的有序无序相变理论在合金上的推广》及《一个系统的位形数目与合作现象》等优秀论文,使他开始在国际理论物理学界知名。 1938年,福勒荐张宗燧去尼尔斯波尔(N.Bohr)领导的哥本哈根大学理论物理研究所工作。在这个发源“哥本哈根学派”的学府里,他有幸会及狄拉克(Dirac)、泡利(Pauli)、罗森菲尔德(Rosenfeild)、维克(Wick)、莫勒(Moller)、威尔逊(A.H.Wilson)等人。在这些现代物理学先驱人物的影响下,张宗燧进入量子理论最前沿的研究。

1939年,宗燧到瑞士高等工业学校,在泡利身边工作,写出了他的第一篇量子理论的学术论文《包含介子的过程对于方位角的依赖》。玻尔研究所的自由学术气氛,诸多大师的指导和合作,使他的学术水准升华;而狄拉克方程的美丽简洁,午茶时无拘束的讨论,是他经常的回忆,这段在丹麦和瑞士的美好时光,使他终身难忘。

年轻的张宗燧受到玻尔全家的关怀,而且得到了玻尔本人的赏识。1939年1月,在一封推荐信中,玻尔写道:“在哥本哈根的半年来,张显示了很高的学术才能和人品……他在莫勒教授指导下,研究了核理论新发展中的各种问题,特别是β蜕变现象。张在处理新的复杂的数学方法上表现出十分不平常的水平,并且还能最透彻地理解其物理内涵。”

1939年秋,欧洲局势严峻,张宗燧受中央大学之聘回国,成为该校最年轻的教授。在重庆任教的六年间,他继续从事量子场论和统计物理方面的研究,在英国《皇家学会会刊》及美国《化学物理杂志》等刊物上发表论文九篇。他为量子场论形式体系的建立,做出了出色的贡献;在高阶微商、高自旋粒子理论方面,也有若干前沿性的工作。他的代表性的论文,如《标量介子的性质》、《δAμ/δxμ=0的量子电动力学》,和后来的《含有高阶导数的场论》等,都受到了国际理论物理学界的重视。

1945年,抗战胜利,受李约瑟推荐,张宗燧再次赴英工作,时年三十岁。四六至四七的一年间,他在剑桥完成四篇高水平的论文。他提出要在剑桥开课,狄拉克予以支持并安排他讲授场论,这是中国人第一次步上剑桥讲坛。有鉴于统计物理合作现象理论和建立量子场论形式体系的重要贡献,宗燧在国际理论物理学界享有很高的声誉,成为剑桥哲学会会员,并被录入美国《世界名人录》(1950年版)。

1947年,狄拉克推荐张宗燧到普林斯顿高等研究所作短期研究。一九四八年,他应邀到费城的卡内基高等工业学校任教;由于签证的延误,而同时北京大学又向他发出了聘书,所以他于当年秋天回国到北大任教。回国后完成的《合乎相对论的场论》一文,发表在美国的《物理评论》上。

张宗燧在北京大学讲授热力学和原子核物理,并指导研究生,后来为中国国防科学作出重大贡献的于敏教授,就是他的第一个研究生。由于他擅长数学在物理学中的应用,1951年开始担任中国科学院数学研究所合聘研究员。此间,与北京农业大学化学系助教傅素冉女士结婚,育有一子张洪青。

张宗燧是我国最早从事量子场论研究的科学家之一,他的上述工作,在国内外的科学专著和论文中曾多次被引用。1965年还参加了层子模型的工作。他一生勤奋工作,30多年来,共发表学术论文50余篇,科学著作三本。

张宗燧从1937年起,他就在国外从事统计物理理论方面的研究,在合作现象,特别是固溶体的统计物理理论等方面做出了有价值的贡献,这方面发表的主要论文有10余篇,受到国际上的重视。从1940年起,张宗燧又开始研究量子场论,在量子场论的形式体系的建立,特别是在高价微商、高自旋粒子的场论等方面的研究,有许多工作达到了国际上的先进水平,并卓有创见。1949年之前这些方面他曾发表论文10余篇。1949年我国解放时,正值量子场论取得一大进展以后,1948年出现了避免量子场论中发散困难的重正化理论。因此解放后的最初一段时间我国量子场的研究是在这一领域中进行的。在理论的数学形式方面,可以张宗燧的《On Weiss?s theory of fields》(《物理学报》,7,1949)、《含有高次微商的量子理论》(《物理学报》,14,1958)两篇文章为代表。1952年以后,重正化理论的研究及其应用,基本告一段落,量子场的研究转入别的领域。在非定域的研究方面,张宗燧的工作具有代表性,曾经比较了二种含有高价微商的量子场论。这可参见他的论文《含有高次微商的量子理论》。由于进一步讨论高自旋粒子波动方程时感觉有消除辅助条件的需要,张宗燧写了《分析力学中正则方程的简化》(《物理学报》,12,1956年)。张宗燧具有代表性的另一工作是应用狄拉克在1938年提出电子的古典理论时所创造的方法,讨论粒子在标量介子场作用下包含有辐射阻尼效应的经典运动方程。《质点的经典运动》发表于《北京师范大学学报》,1957年第1期。此外,在洛伦兹(Lorentz)群的表示方面也进行了研究,发表了《相对论量子力学中一些算子的计算》第一篇和第二篇(《数学学报》,3,1953)两篇论文。在统计物理学方面,一个重要的工作是张宗燧与王德懋、许永焕为研究合作现象而建立的一个方法,它可以用来求固溶体(或类似的物体)的位形自由能。张宗燧在《量子系统的Ergodic定理》(《物理学报》,14,1958)一文中做了有关于量子系统的各态经历(Ergodic)定理的讨论。他在《相对论的量子力学中一些算子的计算》第一篇及第二篇中,考虑了相对论的量子力学与不齐次罗伦兹变换群的表示之间的关系。

1951年,“思想改造”和政治运动接踵而来,张宗燧受父亲张东荪的株连,遂成北大批判的重点。他不明白在美国发表学术论文是“不爱国”的道理,因此不断地检讨,却又不能过关;许多不实之辞,更刺伤了他的自尊心,造成极大的精神痛苦,不久他与傅素冉女士离异。1952年,张宗燧被排挤到北京师范大学。在师大四年工作期间,张宗燧教授理论力学、热力学、统计物理;量子力学等主要课程,在《物理学报》、《数学学报》和《北京师范大学学报》上发表论文九篇,为提高该校理论物理的教学和研究水平,作出了贡献。

时值“反美亲苏”的政治时代,苏联专家来北师大举办理论物理进修班,校方安排张宗燧去做教辅答疑工作。张宗燧却向校方坦言,他一人即可承担全部进修课程,毋须烦劳苏联专家;校方大为震怒,不以中国有自信人才而高兴,反以“自高自大”的帽子予以打杀。幸好苏联专家早知张宗燧学术水准,而对张宗燧敬重有加,不仅转荐张宗燧开设较深的选修课程,并且让他指导学员的结业论文,两人竟精诚合作,相得益彰。

其间,又有波兰著名理论物理学家英菲尔德来访,要见张宗燧。当英菲尔德听说张宗燧在师范大学任教,大呼浪费人才。1956年底,在“向科学进军”口号的造势下,华罗庚建议调宗燧入中国科学院数学研究所任一级研究员,兼理论物理研究室主任。1957年,张宗燧就任中国科学院数理化学部委员,第四届全国政协委员。到数学所后,宗燧为有了安定的研究环境,而十分高兴,并与包坤铎女士结婚,育有次子张敏。

在数学所工作期间,张宗燧对“微扰展开的解析性和色散关系”等课题,着重力进行研究,前后发表论文二十余篇。又与胡宁、朱洪元先生举办的量子场论讨论班,培养了一批中国自己的粒子物理理论人才。宗燧求才若渴,中国场论学科的带头人戴元本、候伯宇、朱重远,都是他当年选拔的研究生。

在1966年开始的“文化大革命”中,张宗燧受到了极不公正的对待。1962年,尼玻尔的儿子,著名理论核物理学家阿玻尔(A. Bohr)来华讲学。张宗燧在哥本哈根时,阿玻尔还在上中学,两人年岁相近,私交甚好。阿玻尔见到宗燧时,随便问起了中国是否实行配给棉布的布票制度。张宗燧从不过问家务,不知道天下有布票,于是随口答道没有那回事。回家之后,他从妻子那里知道实情,却为自己说了不实的话而痛苦,第二天又去宾馆向阿玻尔做了更正。如此微不足道的小事情,竟是“里通外国”的大罪行。

张宗燧本是一个为学严谨的完美主义者,常说复杂的物质世界,能为理论物理的数学方程表述,无比美妙;从事研究是人生的最大享受,也是他生命的支撑点。因此当获知多年积累的研究笔记,被抄家抄走而遗失时,伤心欲绝,从此无以入眠,身体逐渐衰弱。而无休止的斗争折磨,更使他无以忍耐。一个极为自信的学者,竟堕入极度的失望之中,于是服用过量安眠药自尽,结束了辉煌而又委屈的一生。

张宗燧毕生以国际一流水平鞭策自己,却很少言及治学的经验。他反对急功近利,惟以为心态平和,才能有所创见。他天赋甚高,却又深信熟能生巧,因此毕生勤奋有加,事事精益求精,遗有论文五十余篇和专著两册。张宗燧率真坦荡,既有科学的直觉,便无法苟且政治之歪曲。他有强烈的民族自尊心,与西方的和苏联的学者,皆能相处,亦能较量。他在失望中过早离绝人世,但他的学识和成就,正直与冤屈,都将永远留在人们心中。

1937年,中国学者张宗燧,许宝来到英国剑桥大学数学系,与早一年来英国的王竹溪一样,在著名统计物理学家福勒(R. H. Fowler)门下,从事统计物理的研究。

1938年秋,张宗燧学业一结束,便于这年冬天来到丹麦大学理论物理研究所,师从尼耳斯玻尔,继续他的统计物理学论文。张宗燧住在尼耳斯玻尔家里,获得尼耳斯玻尔的信任。尼耳斯玻尔十分称赞张宗燧出众的才华,对他非常友好。当时,尼耳斯玻尔的儿子阿玻尔(A. Bohr)也在求学,两人年轻人很快建立了亲密的友谊。多少年之后,已经领导丹麦大学理论物理研究所的阿玻尔,来到了中国访问,每次都要同他的老朋友张宗燧相见。

在尼耳斯玻尔,狄拉克(M. Dirac),泡利(W. Pauli),威尔逊(A. H. Wilson)等人的影响下,张宗燧改变自己的研究方向,从事新兴的理论物理学的研究。1939年春,张宗燧来到瑞士高等工业学校,在泡利指导下研究理论物理,半年后又回到尼耳斯玻尔身边,写出了他第一篇理论物理学论文《包含介子的过程对于方位角的依赖》,送《剑桥大学学报》发表。

正当张宗燧留英公费期满,延长一年又未获准之时,尼耳斯玻尔表示愿意留他在哥本哈根实验室工作,以解决生活问题。但张宗燧历来不太喜欢做实验,又因为欧洲局势很紧张,担心战事扩大回不了祖国,于是谢绝了尼耳斯玻尔的关照,于1939年秋告别了哥本哈根,,几经辗转回到了重庆,当上了中央大学物理系教授。

张宗燧先生和许宝禄先生、华罗庚先生是好朋友,是我所尊敬的前一辈科学家。我和张宗燧先生接触比较多的时期是大跃进开始到文化大革命的前期。

1958年大跃进的浮夸、虚假之风逐渐从工业、农业扩大到技术科学的领域。例如有的科学家从理论上证明可以亩产30万(或50万,记不清了)斤。数字上也有人提出微分方程三年超英、五年赶美口号。当时我正在北京大学教多复变函数,受到压力,正在发愁,多复变函数数论如何提出一个大跃进的指标。这时候知道了张宗燧先生正在开办一个色散关系的讨论班,要用到多复变函数,于是我参加了他的讨论班,看看有什么启发。

原来色散关系的证明中用到了多复变函数论中一个叫edge of wedge的定理,张宗燧先生称之为“劈边”定理。色散关系是苏联物理学家Bogoliubov(他是联合核子所的所长,我国老一辈物理学家都很熟识)最先给与一个完整的证明,证明之中用到他提出的并证明了的一个多复变函数论定理,这个定理后来由加州大学Berkoley分校数学系教授叫Bremermann重新用数学的语言来证明,称之为edge of wedge定理,后来、普林斯顿高等研究所Dyson教授研究色散关系时,也称之为edge of wedge定理。这是一个数学上严格的定理,证明要用到比较多的多复变函数论的解析展拓的知识。张宗燧先生能够了解这个定理,使我十分佩服他数学知识之广,因为那个时代的理论物理学家的数学知识一般只限于张量分析单复变函数,变分法富氏分析,概率统计,群论,李代数和泛函分析的Hilbert空间等。

同时,我发现张宗燧先生是一位诚实的科学家。他没有为当时浮夸之风所动,没有提出大跃进式的高指标、搞虚假的报喜,而是踏踏实实做学问,虽然他研究的色散关系是当时理论物理最前沿的问题,但他没有说已经超英、赶美,是世界第一流等。我参加他的讨论班,对我以后的研究工作有比较大的影响,因为我发现“劈边”定理所研究的区域正是华罗庚先生研究的典型域中第四类域,即以特征流形(物理上叫未来光锥)凸锥的管域,Heisenberg群最早就是出现在这里,这使我对理论物理的数学问题产生了兴趣。这个兴趣影响我以后的研究工作,延续直到今天。

作为一个诚实的科学家,张宗燧先生对学术见解,自己怎样想就怎么说,直言不讳,这就得罪了一些人。他平时讲话也十分坦率,不加掩饰。例如在大跃进期间,他和数学所的许多人一起去参观徐水人民公社的万头养猪场,回来后大家开会谈体会和所受教育时,他却说,为什么那里的猪那么多,而菜市场上却买不到猪肉?这当然引起大家对他的批评。又有一次,在大跃进开始以后,中、苏关系出现紧张,并日益恶化,在数学所开的一个会议上,大家批判苏修的技术、科学是“老、大、黑、粗”。他却说,不要以为苏联的科技都不成,有的领域是很好的,这当然又招来一阵对他的批判。

文化大革命开始不久,红卫兵莫名其妙地(我不知道什么原因),把张宗燧揪出来,在身上挂上牌子(或者是戴高帽子,或者两者兼有,我记不清楚了),在从前的计算所与数学所的大楼前面开了一个斗争会,然后由红卫兵押送他在中关村游街示众。第二年的夏天,我在上班的路上遇见他穿了一件冬天的大衣也是上班去劳动(打扫卫生)。我很奇怪,我说“张先生,天气那么热,为什么还穿大衣?”他说“陆启(铿)啊陆启(铿),我快要死了!”我大吃一惊,正想问他“你得了什么病如此严重?”但后面来了一些小孩,向他投掷小石头,口里还骂着难听的话,有的石头落在我身上。我赶快离开他。以后我上班总绕路而走,避免和他相遇以免受袭。过了一段时间以后,数学所造反派宣布“张宗燧畏罪自杀”。我听了后心情十分沉重。当我在听到他对我讲“快要死”的话时,应该意识到,他受到极大的人格污辱,为了人的尊严,已萌发一死的念头,可是我为了躲避几个小石头的攻击,不敢和他多谈。他的话明显有“诀别”的意思,如果我当时能和他多谈一会儿,了解他的话的真实意思,并且加以劝导,比方说一些“留得青山在,不怕没柴烧”之类的话,也许悲剧不至于发生,他的正处盛年的生命不会骤然了结,还可能会做出更多更好的研究成果。我有内疚的感觉,直到今天这个阴影一直存在我的心中。


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