图书前言

前言

1926年,清华学校改制设立大学部的第二年,清华物理系在科学馆正式建立。

清华物理系建立3年后,7岁的杨振宁就来到清华,常去科学馆玩耍,因为他父亲杨武之的办公室就在科学馆; 12岁的他曾在科学馆度过两个夏天并学习《孟子》; 1971年,他去国多年后首次回国目睹了科学馆的惨状; 2003年,他正式回国定居成为清华大学全职教授,此后他把自己创建的清华大学高等研究中心现为清华大学高等研究院。迁至科学馆,在这里教书育人做研究,人生画了一个圆。

2026年,清华大学物理系迎来建系百年。虽然伴随清华物理近一个世纪的杨振宁先生已于2025年10月18日在京仙逝,但他在《清华物理八十年》代序中留下的这段文字仍是清华物理百年艰辛、奋斗与荣光的极好总结,只是把其中的“八十”改为“一百”即可。追思百年来的清华物理,其经过、其进步是无法用三言两语描述的: 可以说西方三四百年的进步压缩了为一百年。这反映中华民族整体大环境的历史性进步,也反映了几代清华物理人的艰辛努力,值得我们回忆,值得我们深思。是的,清华物理的兴衰起伏始终与国家命运紧密相连。其百年历程可分为三个阶段: 诞生于救亡图存之际,迅速崛起为国内顶尖的物理系; 虽历经院系调整而一度不复存在,但清华物理的种子依然深植未灭; 改革开放后,物理系得以恢复,并迎来了前所未有的发展壮大。

吴大猷先生在《早期中国物理发展的回忆》中曾写道,“我们该用怎样的标准来评估一个机构或是一些人对中国物理发展的贡献呢?主要是根据他们在若干年之内,是否有建立传统,包括人、设备与稳定的气氛等三方面; 他们在几年内又能够吸引多少学生或是激励、唤起(inspire)多少个学生继续作物理研究工作。”吴大猷.早期中国物理发展的回忆(续一)\[J\].物理,2005,34(4): 233239.

前言清华时间简史: 物理系(清华物理一百年)用这个标准来衡量,清华大学物理系,虽然不是最早建立的,但迅速崛起为1952年以前中国最好的一个物理系,其最突出的成绩是培育了大批优秀人才。从1929—1952年的24年中,清华物理系共毕业本科生369人(含西南联大期间物理系毕业生131人,其中西南联大学籍69人、清华学籍36人、北大学籍24人、南开学籍2人),毕业研究生11人(含西南联大期间北大研究院毕业生1人)。这些培育出来的人才,许多属于大师级人物,包括10位“两弹一星”元勋——王淦昌、钱三强、彭桓武、王大珩、赵九章、陈芳允、邓稼先、朱光亚、郭永怀和周光召(7人为清华物理系本科毕业生,2人为西南联大物理系本科毕业,1人为西南联大物理系半时研究生半时助教); 诺贝尔物理学奖获得者杨振宁、李政道; 国家最高科学技术奖获得者黄昆,等。369位本科生和11位研究生中,有中国科学院院士38人,中国工程院院士6人,中国科学院外籍院士2人,美国国家科学院院士3人,美国国家工程院院士1人。此外,还有多位真实水平和对国家贡献一点不亚于院士,却因种种原因未当选院士的杰出科学家和某些科技领域的奠基人,如电子科学技术专家冯秉铨、宇宙线研究专家周长宁、波谱学家王天眷、冶金学家王遵明、物理海洋学家赫崇本、断裂力学家陈篪,等。除此以外,院系调整时期有70多名在学学生,因去北大、去留学及其他种种原因没有毕业,这些学生中还有中国科学院院士3人,中国工程院院士3人。成才率之高,实属罕见。更重要的,还有一大批虽然知名度不如院士,但是勤勤恳恳、踏踏实实在教育第一线耕耘的“园丁”、在工矿企业建功立业的工程技术人员,他们是实实在在的祖国之栋梁。

清华大学和西南联大的物理系,在中国教育史上写下了绚丽而独特的一章。根据杨振宁、黄昆等的回忆,他们在西南联大所受到的教育丝毫不逊色于国外著名大学,西南联大物理系的教学已达到当时的世界水准。在研究方面,20世纪30年代吴有训对X射线的研究,赵忠尧关于硬γ射线与原子核相互作用的研究; 20世纪40年代余瑞璜关于从X光衍射相对强度测定绝对强度的研究等都已达到了当时的国际先进水平,引起了国际学术界的重视。王竹溪与汤佩松首次提出水分化学势(如今植物生理学界称为水势)的基本概念,“已远远超越其时代”。据统计,1949年以前,中国物理学家在国内完成并发表于英国《自然》(Nature)周刊的研究论文或短文共18篇,其中9篇的第一完成单位署名为清华大学物理系或清华大学金属研究所; 其余9篇中6篇由王淦昌、施士元、陆学善等清华物理系毕业生及清华物理系系友何增禄完成。这些成果当时在国内独树一帜; 考虑到战乱环境,更显难能可贵。

可惜的是,老清华物理系的优良传统被中断。在全国高等学校院系调整中,清华物理系被并入北京大学,此后30年内,清华大学没有物理系,与物理相关的只有从事物理教学的物理教研组和1956年建立的为核科学技术培育人才的工程物理系。尽管如此,留在物理教研组的清华物理系系友和一批20世纪50年代从海外回国的物理学家,尽自己所能精心培育年青一代学子,清华的工科物理教育始终是全国的“排头兵”。

十年“文革”结束后,在众多老清华校友不懈的努力下,清华物理系于1982年恢复建制。

复系40多年来,几代师生一心向着“重振辉煌”的目标努力,从人才培育、科研成果、学术氛围、师资队伍等几个方面衡量今日的清华物理系,应该说她已经属于中国最好的大学物理系之一。在几大国际排行榜上,清华物理学科近年来已稳定处于国内第一梯队头部; 2015年“低维量子物理国家重点实验室”被科技部评为“优秀类实验室”; 薛其坤、王亚愚等的“量子反常霍尔效应的实验发现”获得2018年国家自然科学奖一等奖。进入21世纪以来,清华物理系毕业生中已有26位美国斯隆奖获得者,这些获奖人一半在物理学科,还有一半在计算机、神经科学、分子生物学、数学、化学等学科。此外,还有相当一批毕业生在高技术领域取得举世瞩目的成就,如目前在人工智能领域的何恺明博士。目前,清华物理系正力图在新的历史时期,继承和发扬过去的优良传统,再创新的辉煌。

百年历程有哪些值得我们借鉴的地方呢?我以为最重要的有三点。

第一点, 一个系的成功,关键在于是否有支一流的师资队伍,即所谓的“大师”。叶企孙先生在建系初期就为清华物理系延揽了吴有训、萨本栋、周培源、任之恭、霍秉权、孟昭英等一批名师,均为国内一时之选。叶企孙胸怀开阔,为了事业不惜牺牲个人利益。他曾对学生说: “我教书不好,对不住你们。可是有一点对得住你们的就是,我请来教你们的先生个个都比我强。”他把吴有训的工资定得比自己高,他一手开创清华物理系,正是年富力强的年纪,却主动让吴有训做系主任; 他亲自建立理学院,初见规模后,又主动请吴有训做理学院院长,而自己去创建清华大学特种研究所以适应抗日的需要。当一流人才的聚集超过了“临界质量”,就会产生连锁效应。首先,名师会吸引优秀学生。1925年,王淦昌和施士元进清华第一年选的是化学系,并对化学入了迷。叶企孙先生的“为人品德,他对学生的厚爱,他的教学,像磁石吸铁那样”把他们吸引到物理科学事业中去了; 1928年吴有训到清华教授近代物理,更为他们日后从事核物理研究打下坚实的基础,尤其是从事实验研究的本领王淦昌. 王淦昌全集: 第6卷\[M\].王乃彦主编.石家庄: 河北教育出版社,2004,218219.。其次,培养的优秀学生如王竹溪、赵忠尧等留洋归来,又成为新一代的名师。良性互动下,清华物理得以蓬勃发展。西南联大时期,清华物理系与北大物理系的饶毓泰、吴大猷、朱物华、郑华炽等会聚昆明,期间又有王竹溪、张文裕、马仕俊等不满30岁的青年教授加盟,再加上清华无线电研究所和金属研究所的范绪筠、余瑞璜、叶楷等十分活跃的研究人员,更加提高了师资队伍的水准。尽管西南联大没有大楼,只有茅屋,但她有一批大师,终能培养出杨振宁、李政道等顶尖人才,成为具有世界一流本科教学水准的大学物理系。

清华恢复物理系后,一大批海内外老校友热心“在各方面协助母校的重建物理系的工作”。在师资队伍建设上,老校友是清华物理系重建的宝贵资源。1984 年,学校聘请1951年本科毕业并师从彭桓武入学清华研究院的周光召担任清华现代应用物理系主任。以后几任物理系领导都把师资队伍建设作为工作重点,一方面注意培养系里的青年教师,让他们在科学研究实践中成长,固体物理研究班人才辈出成为佳话; 另一方面在学校领导的支持下积极从校外引进人才,如王崇愚、邝宇平、孙洪洲等校友。1997年清华大学成立高等研究中心(现改名为清华大学高等研究院),时任校长王大中邀请杨振宁担任名誉主任,2003年杨先生全职回到清华。在杨先生的感召下,林家翘、姚期智等大师来到高等研究中心,张首晟、文小刚等担任客座教授并带领青年学生做研究。2002年杨振宁牵头的国际评估,更明确指出清华物理系要发展实验凝聚态物理研究,薛其坤、王亚愚以及一大批优秀的青年才俊的引进,大幅提升了清华物理系育人和科研的水准。

第二点,一个系的成功,取决于是否拥有一个好的文化——共同的使命、愿景和价值观,而创始人在系文化建设中起着重要作用。一流大师凝聚在一起,需要共同的精神支柱。老清华物理系的大师,他们一致的抱负是“教育救国”“科学救国”,而她的创始人——叶企孙,是清华物理系和理学院的精神领袖,奠定了老物理系的文化。

成长于“国耻纪念碑”——清华学堂的叶企孙具有强烈的爱国主义精神和正义感。1926年“三一八”惨案当晚他对王淦昌泪如雨下的一番话,影响了王淦昌一生。1960年当国家动员王淦昌隐姓埋名去从事核武器研究时,他毫不犹豫地表示“我愿以身许国”。清华物理系学生中涌现出10位“两弹一星”元勋,为冀中抗日作出不可磨灭贡献、遭诬陷而牺牲的熊大缜烈士,“百团大战”中掩护八路军野战总部转移而英勇牺牲的凌则之(凌松如)烈士,涌现出李昌、许立群、杨学诚、殷大钧等一批革命家,这与叶企孙先生和他同事的教育,与清华物理系的爱国主义传统密不可分。

建系伊始,为国家培育一流的科学技术人才就成为清华物理系的首要目标和使命。1927年,清华物理系成立的第二年,叶先生提出“要学生个个有自动研究的能力”。1929年,理学院刚成立,叶先生大声疾呼 “没有自然科学的民族,决不能在现代立脚得住”。在他的精神感召下,短短几年,清华大学物理系就形成了志同道合的科学研究和教育共同体。1929年全系教师致信时任校长罗家伦,集体声明: “本校物理系教授,自下学年起,概不在外兼课,专力于教授及研究。”每位教师,毫无例外,既做研究又教学。没有所谓“纯教学的教师”,教师在讲课时经常分享自己最新的科研进展和体会,传授科学大师研究的思路,也更注重启发思考; 同时,也没有只做研究不教课的教师。在研究方面,全系倡导“朴实无华”“沉潜治学”的学风,反对学术界“虚浮不实的风气”。

在教育上,老清华物理系重视学生人格和品德的培养,视之甚至重于传授知识; 她提倡宽松的追求知识和真理的学风,实施“通才教育”与学生自由转系。叶先生多次强调的“只授学生以基本知识,理论与实验并重,重质而不重量”,成为老清华物理系教学实践的指导思想。叶企孙高瞻远瞩,精心规划,在他的领导下,全系教师悉心培育出一批出类拔萃的物理学人才,他还亲自指导一些物理高才生留学攻读应用学科,为我国许多高科技学科培养了奠基人或带头人。

所有教师都十分爱护学生,整个清华物理系就像一个大家庭。1946年黄祖洽刚到北京,胃不好,不适应食堂的硬饭。王竹溪先生就把他接到家里吃饭,直到胃养好为止。叶企孙把他批改的李政道的一份电磁学试卷(三张土纸)珍藏在家里,直到他含冤去世16年之后才被发现。这份珍藏40余年的考卷表明了叶企孙对人才的重视。老清华物理系之所以能培育出一大批杰出科技人才,叶企孙之所以成为“培育大师的大师”,与全系的育人文化密不可分。

复系时教师主要来自清华物理教研组和工程物理系两处,他们中间许多人经历不同,对于教学和科研孰重孰轻的看法也不完全一致。以后历届系领导毕业的学校也分布甚广,新加入的教师更来自“海内海外”“五湖四海”。尽管大家的背景、经历和专业不同,但恢复后的清华物理系教师继承了老清华物理系的传统,“重振辉煌”是全系师生一致的努力目标,为祖国培育世界顶尖科学技术人才,是清华大学物理系几代教职员工的历史使命(即使在物理教研组和工程物理系时期也是如此)。清华物理系经常自称为“理想主义者大本营”,教师一心一意要让学生比自己更强,他们甘愿当人梯,甘愿为学生成为一流人才而贡献自己的全部心血。在强烈的使命感驱动下,许多一辈子在清华物理系工作的老教师和老职工对学生的情况了如指掌,为学生的成长奠定了基础。复系后清华物理系培育了一批优秀的科学家和高技术开创者,应该承认,老清华物理系的育人文化和优良传统保持了下来。

第三点,一个系的成功,还需要好的管理体制。在一个好的学校体制中,学术研究自由、办学决策民主、各类人员地位平等、关系和谐。在梅贻琦、叶企孙等先生的领导下,在管理上,老清华实行了“教授治校”的体制,其组织基础是教授会和评议会。教授会由全体教授和行政各部主任组成。评议会由校长、教务长、秘书长、各学院院长以及教授会选出的教授代表评议员组成,成为清华大学的最高决策机构。系主任由全体教授选出。梅贻琦作风民主,常说: “吾从众。”他说: “教授是学校的主体,校长不过是率领职工给教授搬搬椅子凳子的。”在一些办学的重大措施上,他注意听取有威望、有影响的教授们的意见,“教授治校”的制度得到逐步巩固与确立。在老清华物理系中,各类人员的潜质得以充分发挥。阎裕昌曾是梅贻琦的杂役,叶企孙发现他聪明肯干,就培养他成为一位优秀的实验员,负责管理全系3000余种实验物理教学仪器,并屡屡帮助学生解决难题。叶企孙不允许学生称阎裕昌“听差”,而必须尊称为“阎先生”。抗战期间阎裕昌到冀中根据地担任技术研究社负责人,做雷管、做地雷、研究做地雷遥控起爆器、做烈性炸药,最后壮烈牺牲,立下了不朽功勋。

在清华大学建设世界一流大学的过程中,在杨振宁先生指导下,清华大学高等研究院和物理系“不仅在学术前沿研究方面作出了重要贡献,也对清华大学的办学理念和管理体制产生了深远的影响,为学校建设世界一流大学发挥了重要的作用”(时任清华校长陈吉宁评价)。清华物理系自2002年6月第一次国际评估后,在体制改革上也做了许多尝试,如设立教师和职工两个体系,建立“教授治学”一系列委员会,实行“准聘长聘”制度(tenuretrack)和独立PI制。在探索培育世界一流科技人才方面,也实行了数理基础科学班、清华学堂物理班、“攀登计划”等项目。这些改革取得了积极的成果,帮助清华物理学科迅速进入国内物理学科的第一梯队行列。

回顾清华物理百年历史,我们的进步显著,我们的努力有目共睹,但是我们仍存在许多不足之处。例如,老清华物理系,受制于战乱环境和当时不发达的现实情况,培养人才还是以本科生为主,高层次人才的本土培养始终未成大的气候; 人才队伍规模偏小,教师的水准虽属国内一流,但离世界一流尚有明显差距; 某种程度上存在“重男轻女”的现象等。复系40余年来,由于改革开放带来的经济发展和科技投入大幅增加,我们一些研究组的实验仪器设备、我们发表的高影响力论文总数均达到世界一流水准,但是我们重大的科研突破、我们的文化和传统、我们培育的世界顶尖人才、我们的管理体制,仍与世界一流水准有较大差距。在看到成绩的同时,我们需要反思并克服其不足之处!

一百年来,我们得到许多国内兄弟院系和兄弟研究所的大力支持和热情帮助,我们也向国内外许多院系学习了许多先进经验。谦虚使人进步,骄傲使人落后,只要我们保持谦虚、谨慎的态度,只要我们继承前辈的优良传统,我们的下一个百年将更加辉煌!

2026年7月