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葛正权

葛正权(18961988),字秉衡,别号葛蠡,浙江省东阳县人。1920年毕业于南京高等师范学校(今南京大学前身),物理学家,南京大学物理系杰出校友。

在精确验证麦克斯韦速度分布律方面取得国际公认的重大成就;是中国制氧工业先驱,为国内制氧工业奠定了基础;创建中国第一个雷达研究所,开拓了我国雷达的研究和应用;在物理学教学和应用方面培养了许多人才。

19171920年 在南京高等师范学校(1949年更名为南京大学)学习

19201923年 任南京高等师范学校助教。

19231927年 任厦门大学物理系助教。

19291930年 在洛杉矶南加州大学物理系学习,获硕士学位。

19311933年 在伯克利加州大学学习,获哲学博士学位。

19341938年 任武汉大学物理系教授。

19381946年 任航空委员会第一气体制造所所长,空军氧气制造总厂厂长。

19461949年 任国防科学研究发展厅设计处处长兼雷达研究所所长。

19511988年 任上海第二军医大学教授兼数理教研室主任。

1896年1月18日出生于浙江省东阳县礼村的一个农民家庭。祖辈世代勤劳务农,父亲半农半医,母亲纺纱织布以补家用。在勤俭和谐的家风熏陶下,葛正权从小养成刻苦、好学、爱家、爱乡的性格。年方5岁,父亲就让他进私塾读“四书”、“五经”,寄望于日后应“神童试”中秀才。未料光绪诏令“废除科举,兴办学校”,便转进小学读书。但几年的私塾求学,使他吸收了一些祖国的优秀文化,铸成了自尊、自爱和热爱祖国的优秀品格。

1917年葛正权高中毕业,到南京考取河海工程学校。一年后转到收费较低的南京高等师范学校(今南京大学前身)。1920年毕业后留校任工科助教,课余兼工厂实习课。其间他学会车、钳、铸造等多种工艺,打下了既能动脑又能动手的良好基础。3年后,受聘于厦门大学,任物理课助教。由于工作勤奋,为校长林文庆器重,被委以私人秘书,陪同前往新加坡,与董事长陈嘉庚先生商量校务。事毕,他在南洋当了一年教员,趁暑假漫游了南洋群岛及马来西亚等13个岛国。回国后适逢友人刘树杞出任湖北省教育厅长,应邀在教育厅任省督学一年多,走遍了湖北各县、区。这使他视野大开。眼见我国社会落后,灾荒频仍,几无工业可言,从此萌生“教育救国”、“工业救国”之志。在这期间,他勤奋地工作,节衣缩食,凑齐了去美国的船票钱及一学年的最低学费。1929年辞去国内职务,登上海轮,历18昼夜,横渡太平洋到了美国洛杉矶。一个山村普通农民家庭的子弟,没有任何社会背景,以其自强不息的毅力,一步步地走向了成功之路。

去美国当年即考入洛杉矶南加州大学物理系,完成论文《短波干涉仪》,1930年获硕士学位。该课题原是指导教师在伯克利加州大学没完成的课题,一个不显眼的中国年轻人,居然只用一年时间就完成了。这使指导教师异常惊奇,也使葛正权攻克科学的信心倍增。第二年他考入伯克利加州大学,申请到洛氏基金奖学金,结束了替人洗碗、打扫房间、摘水果等等以工助学的生活,得以专心致志地从事学习和研究。经过3年艰苦不懈的努力,他用分子束测定Bi2分解热和验证麦克斯韦速度分布律成功,取得国际上领先的成果,获得了哲学博士学位。

1933年,他学成回国,受聘为武汉大学物理学教授。不久日本侵略军践踏我国土,他深感民族存亡问题重大,于1938年投笔从戎,受聘任航空委员会第一气体制造所所长。抗日战争胜利后,任重庆国民政府空军制氧总厂厂长。后辞去总厂职务,任重庆政府国防部第六厅设计处处长。在设计处长任内,曾赴上海、青岛等地接管美军剩余军用物资。其间他深有远见地意识到雷达对我国国防的重要性,便于1947年办起了雷达修理所,随后又办起雷达研究所。1949年当南京政府溃败逃往台湾时,葛正权在战乱中把全部雷达设备完整地保留下来,迎来了中华人民共和国成立。1950年他因病辞去雷达研究所所长职务,病愈后应聘为上海第二军医大学教授兼数理教研室主任,直至1988年3月22日 逝世于上海。

精确验证麦克斯韦速度分布律

麦克斯韦速度分布定律说明了气体处于热动平衡时,气体分子的数目按速度大小分布,有一定的规律。这个规律1859年由J.C.麦克斯韦(Maxwell)采用数学统计方法从理论上导出。但在那个年代,要把同一类气体分子放在一定的空间中进行实验验证是不可能的。对该定律的早期验证工作的许多人中,有英国伯明翰大学的O.W.里查逊(Richardson)和我国的丁燮林等人。1920年之后,由于真空技术发展到了一定水平,著名德国物理学家O.斯特恩(Stern)用银蒸气分子束实验获得银分子有着确定的速度分布的信息,但未能给出定量的结果。在以后的几年里许多工作者[其中有加州大学物理系主任E.E.霍尔(Holl)、I.F.蔡特曼(Cartman)等]作了技术上的改进,验证结果仍不尽如人意。葛正权经过艰苦跋涉,第一个获得了此项定律的精确验证成果。

葛正权于1930年完成硕士论文后,一心想入伯克利大学攻读博士学位。那时,中国留学生要进美国名牌大学是不容易的,因为西方学者对中国人有偏见。主考教授罗柏对葛正权说,“中国留学生只会读书不能动手,我们不欢迎”,并一连举了他不欢迎的6个中国留学生的名字。葛正权反驳说:“您是中国通,难道中国留学生没有一个行的吗?”罗柏教授愣了一下,承认曾有过一个中国留学生和他同时取得博士学位。于是改变了态度,拿出德、法两本科技书叫他当场用英语作部分翻译。葛正权顺利通过考试,获得了奖学金。从此辞去一切劳务,专心致志地投入学习和研究。他的论文题目是《以分子束方法测定Bi2的分解热》,内容分为两部分。在完成Bi2分解热测量的基础上,进而希望通过实测的实验数据验证麦克斯韦速度分布定律。

伯克利大学设备齐全,实验室规模宏大。起初,葛正权与F.F.Coleman合作,利用霍尔设计并经蔡特曼发展了的分子束速度分析仪开展这项研究工作。经过近一年的努力,结果与前人一样毫无进展。在这期间他的最初合作者F.F.Coleman因获得Rhodes奖学金而离开。导师罗柏教授看到这种情况,带有几分同情地对他说:“这个题太难了,前人都没有成功。如果你不想白费时间,我可以给你换个题目。”面对困难,葛正权没有泄气,心想:外国人没有做到的,中国人不一定做不到,自己有扎实的物理学基础,广阔的工科知识,还有熟练的车、钳、铸等技术,相信自己能完成。他认真总结近一年的工作,发现实验中确有需要改进之处。经过慎重考虑,他感谢罗柏教授的好意,婉言拒绝了改换题目的建议,独自一人投入了更为紧张、艰苦的研究。他经常买足面包,没日没夜地钻在实验室里,整整一个星期不出实验室门,试验、观察、计算、失败、总结。修正后,再重新开始。在艰苦攀登的日日夜夜里,古人悬梁、刺股、囊萤、映雪等苦苦求成的故事,常常激励、鞭策着他不知疲劳地工作。经过反复实验,逐步摸索到问题的关键,开始了一系列的改进:修改蔡特曼的方法或采用一些根本不同的方法,在材料的选择、部件的修改和添加,实验控温及马达转速等方面都作了精心、细致和巧妙的安排。又经过多次重复实验,终于在第3年取得了满意和预期的结果:在Bi2分解热测量方面,修正了前人的疏忽和错误,使用自己精心修改了的仪器和实验方法,取得了比前人精确得多的结果;更为重要的是,以实测数据定量地验证了麦克斯韦速度分布定律。国际上公认他首先以精确的实验数据证明了该定律,他因此而获得美国物理学会和数学学会奖给的金钥匙各一把,并获哲学博士学位。

葛正权在自己的论文中也分析了仍存在的误差,认为分布律的验证虽然达到了预期的目的,但还不太理想。其中一部分困难在于技术方面,这在将来是可以消除的;另一部分困难在于低温时分子束中除Bi和Bi2之外,同时还存在着另一种分子Bi8,而用此方法验证分布律时,用单原子束能获得更精确的验证结果。以后数十年间,不断有人以各种方法重复验证该分布律,而葛正权的实验被视作经典载入物理史册。

葛正权验证麦克斯韦速度分布定律的成功,经报界报道,当时闻名欧美,在很大程度上改变了中国学者在外国人眼中的地位,对当时欧美中国留学生的影响和鼓舞是很大的。1953年,卢鹤绂教授在复旦大学讲授麦克斯韦速度分布定律时,就曾讲到他当年在美国求学时,在图书馆中看到中国人葛正权的论文时感到万分激动和自豪。

葛正权实验成功以后,他的实验不断地被国内外有关专业书籍所引用。美国罗柏教授1934年在《气体动力学》第三章中就引用了他的论文;在Jeans的《气体分子动力论》的经典著作中,葛正权与蔡特曼是齐名的;英国出版的《分子束实验发展》第一章详细地叙述了他的研究。国内外越来越多的大专院校物理学教科书引用他的实验方法。如美国F.W.席尔斯(Sears)著的Universi-tyPhysics(中译本为《大学物理》,郭泰运等译,人民教育出版社);我国程守洙等编的《普通物理学》(人民教育出版社1982年6月第4版);李椿等编的《热学》(高等学校试用教材,人民教育出版社);等等。有的书以“葛正权实验”为题作了专题叙述。

奠定中国的制氧工业基础

1931年“九一八”事变时,葛正权正在美国求学。那时外国人在议论中国时局时,总是以讽刺的口吻说:中国人气量真大,一个星期就把东北三省送给了日本。在强烈的民族自尊心驱使下,葛正权在研究工作告一段落、取得博士学位后,谢绝一些国家物理学界的邀请,旋即回国实现其“教育救国”的夙愿。他回国后,于1933年受聘于武汉大学,任物理学教授5年。1938年日本侵略军的战火烧到了湖北。一次日本飞机轰炸武昌后,葛正权亲眼看到血淋淋的断肢残体溅贴在断垣残壁上,心痛如焚,深感民族存亡问题的重大,没有了祖国哪还谈得上“教育”、“救国”!于是毅然投笔从戎,奔赴抗日战争的第一线。

当时武汉有一些苏联空军和我国自己的飞机。空战中战术优势在于取得更高的制空权。但高空飞行人员不可能在缺氧的状况下充分地发挥战斗力。那时我国没有自己的制氧工业,空军所需氧气不是远道外来,就是依赖国内两三家外商办的工厂临时供给,有时就因得不到及时供应,致使我空军受挫。葛正权认为,中国必需有自己的制氧厂,于是主动向政府提出制氧任务。航空委员会负责机械的钱昌祚说:“你来我们非常欢迎,但军饷有限,每月只有180元,比你300元大洋的教授工资低多了,军队工作艰苦而有危险……”。没等钱昌祚说完,葛正权毅然地说:“我是来参加抗日战争的,不是为了钱,在国家的生死关头只顾个人的安危、只求个人安逸是可耻的!”他因而脱下西装换上军装,就任航空委员会第一气体制造所所长。因战乱制氧设备不可能从国外进口,为了解决当务之急,他就把汉口外商所办氧气厂的全部设备买下,并在武汉失守前转运到衡阳,经湘桂铁路到桂林,再换大型卡车转运到贵阳,长途转运的艰难困苦一言难尽。日本飞机的空袭,使葛正权几次遇到生命危险。最危险的一次是,日机对贵阳城区狂轰滥炸,所住房屋的瓦片与玻璃片纷纷震落,他带着儿子躲避在一方桌下才幸免于难。更可幸的是,日机投在屋外墙边的一枚炸弹未被引爆。制氧设备被安装在贵阳城外三桥镇附近的葫芦山洞里。1939年5月正式开工制出了氧气,解决了空军高空作战用氧的难题。当时曾有外人愿出重金购氧,被他严辞拒绝。他继而制造出氢气、碳酸气等各类军需气体,又就地取材制造汽油、柴油、烧碱、飞机用漆等等当时当地极端缺乏的军需物资。就在各方面取得巨大成功的时候,他在家中墙上贴出一幅自己写的对联:“闲谈莫论人长短,做事岂能自居功”。他家中生活俭省,平时吃的青菜多放一点油,就感到美味可口了。葛正权就是这样兢兢业业、奉公守法、艰苦朴素,与全国人民同生死,共甘苦,在民族存亡的紧要关头竭尽全力,为抗日战争的胜利立下了汗马功劳。1945年日本侵略军无条件投降后,他奉命派技术员接管了全国各地日军和美军留下的氧气厂。贵阳的氧气厂移回汉口,改称航空委员会制氧总厂,其他各地接管的厂称为分厂。葛正权被委任为总厂厂长。

中国雷达研究和应用的开拓者

葛正权被任命为空军制氧总厂厂长后不久,他想抗日战争已经结束,不如回武汉大学重理旧业,便向空军总部提出辞呈。适逢国防部增设第六厅,全称为国防科学研究发展厅。内定为厅长的钱昌祚邀他担任该厅第一处处长,主持国防科学研究设计工作。葛正权对第二次世界大战出现的一些新式武器很感兴趣,欣然接受了邀请。在设计处处长任内,他奉命前往上海、青岛等地接管美军剩余军用物资。当一些人被抗日胜利冲昏头脑忙于发“劫收财”时,他廉洁自爱、奉公守法。他潜心于国防科学研究,看中了美军留下的残缺不齐的400多辆军用雷达车和3000余吨雷达器材。他凭着这些器材和从美国学到的短波知识,单枪匹马,冲破重重阻力,克服种种困难,首先在南京登隆巷办起了雷达修理所,而后又在南京妙耳山建起了中国第一个雷达研究所,撰写了《雷达的发展及第二次世界大战中的作用》的论文。不久,他被委任为雷达研究所所长,从此中国有了自己的雷达研究和雷达生产工业。

1948年在妙耳山进行雷达探测演习,显示器显示出被探物体的距离、方向、高度或景象。南京政府要员们由此感到雷达在国防上的重要。为了控制这个研究所,他们在副所长、技术员中安插了一些军统特务。葛正权意识到情况复杂,又想到国民党的过去和当时一些违反人民意愿、不得人心的政策,对国民党失去了信心。

1949年南京政府逃离南京时,国防部命令葛正权将雷达研究所迁移到台湾,迁移委员会还专门拨给50节火车皮及登陆艇等运载工具。他对国民党发动内战、贪污腐化、物价飞涨、置人民于水火的行径深恶痛绝,怎肯将这渗透了自己多年心血、至关重要的国防设施送到弹丸之地台湾呢?经软磨硬抗拖了一些时候,在解放军渡江前夕,为避免雷达遭战火损坏,才将部分完整雷达车50辆,经京杭公路开往杭州暂避。国防部又以3万银元为诱饵,要他把雷达车开往宁波出海赴台。他不为利诱,按兵不动。这时,安插在所内的特务唆使部分所内职工用武力将他押解到杭州体育馆关押起来,企图暗害。他团结所内广大职工,揭穿特务的阴谋诡计,保护了全部雷达设备,迎来了杭州的解放。1949年10月,他将雷达移回南京,训练雷达技术人员180人,正式组建了中国人民解放军的雷达部队。1950年初,该部队奉命参与解放舟山群岛,途经上海时,雷达首次为保卫上海安全立下了功劳。1950年5月奉命抗美援朝,他又把雷达部队调往沈阳至鸭绿江沿铁路线布防,严守鸭绿江大桥。

由于长期紧张奔波,葛正权积劳成疾,需要治疗和长期休养。他辞去雷达研究所所长职务,赴上海第二军医大学附属医院治疗。病愈后应聘为第二军医大学一级教授兼数理教研室主任。在以后的岁月里,他积极投入教学和科研。曾主编全军军医大学物理教材;指导研制国内第一架脑电波直流放大器,用以观察人脑对事物的反应波;用范德格喇夫高压发生器,装配了放大50万倍的场致发射电子显微镜,可以直接观察到有机体苯二甲青色素的原子排列状态。他在85岁高龄时,主持翻译美国P.A.Tipler著《近代物理学基础及其应用》一书,由上海科技出版社于1981年1月出版。

1984年葛正权终于夙愿以偿,加入了中国共产党。

1988年3月22日,为物理学教学和科研献身60余年的葛正权因病医治无效,逝世于上海第二军医大学附属长海医院。

1 Cheng Chuan Ko(葛正权).The heat of dissociation of Bi2 determined bythe method of molecular beams.J.Franklin Institute,1934,217(2):173199.

2 葛正权译.近代物理学基础及其应用.上海:上海科技出版社,1981.


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