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吴大猷

吴大猷

吴大（英文：Wu Ta-You，1907年9月29日-2000年3月4日），笔名洪道、学立，出生于广东番禺（今番禺区），祖籍广东省肇庆市高要县水坑乡（今广东省肇庆市鼎湖区水坑村），著名物理学家、教育家，美国密歇根大学的文学硕士和哲学博士，被誉为“中国物理学之父”“孔子式的物理学家”“系元素研究的先驱者”，曾任台湾“中央研究院”第六任院长。

吴大猷于1929年在南开大学物理科学学院毕业，1933年获美国密歇根大学博士学位，1933-1934年，吴大猷在美国作光谱学、原子和原子核物理学方面的研究，次年回国并先后任教于北京大学、四川大学、国立西南联合大学等高校。1946年，吴大猷出国考察，并先后在密歇根大学、哥伦比亚大学、加拿大国家研究院、普林斯顿高等研究院、洛桑大学等任教或从事研究。1948年，吴大猷当选为“中国台湾中央研究院”院士，后于1957年当选为加拿大皇家学会院士。1967年，吴大猷返回中国台湾主持科学发展规划，并担任“科学指导委员会”主任和“国科会”主任，每年冬夏假期在台四五个月。1978年，吴大猷从纽约州立大学退休后定居台湾，之后担任“中研院”第六任院长，1992年夏天，吴大猷回到大陆出席国际物理学术会议，同时还应邀参加在北京举办的“中国当代物理学家联谊会”，北京大学和南开大学分别授予他荣誉教授、名誉博士。1994年1月，吴大猷从中国台湾“中研院”辞职，后于1997年开始每周分别在台湾大学和清华大学新竹分校演讲。2000年3月4日下午，吴大猷病逝于台湾大学医学院附设医院，终年九十四岁。

吴大猷主要从事原子分子的结构和光谱、高能中子质子散射理论、气体及等离子体理论的研究，著有《多原子分子的结构及其振动光谱》《气体和等离子体运动方程》《理论物理》七卷、《量子力学》等著作，为北京大学物理系的建设和发展以及中国物理人才的培养做出了巨大的贡献，《中国物理学之父吴大猷》的作者丘宏义评价“在中国物理界中的影响力之大，恐怕是独一无二的”。

人物经历

早年经历

1907年9月29日，吴大猷出生于广东番禺（今广东省广州市番禺区）的一个官宦家庭，祖父吴桂丹被称为“粤东时贤第一人”，是清代光绪十五年（1889年）的进士，光绪十八年（1892年）被授予翰林院编修和记名御史，父亲吴国基是前清光绪二十七年（1901年）的举人，曾被派遣出使菲律宾，母亲是关嘉娥。吴大猷四岁丧父，没有亲生兄弟姐妹，一直由母亲抚育成人，在母亲的严格管教下，他从小就性格规矩而偏内向。1913年，吴大猷跟随母亲迁居天津市，后又返回家乡番禺。

教育经历

1920年，吴大猷毕业于番禺区高等小学，后考入广府中学，次年吴大猷的伯父吴远基在天津创办“旅津广东学校” ，吴大猷随即同伯父赴津，并进入天津市南开中学读书。1925年夏，吴大猷在南开中学读至高二时，因自觉家境不好且天资有限，便以“同等学力”考入南开大学矿科，一年后，矿科因资金抓缺而停办，吴大猷改入物理系，在当时的物理学教授饶毓泰[ráo yù tài]门下学习。1929年，吴大猷毕业留校并担任理学院一年级物理实验助教，讲授近代物理学和力学，吴大猷也成为中国自行培养的第一代物理本科毕业生。

1931年春，经饶泰和清华大学叶企孙的推荐，吴大猷获得由中华教育文化基金会提供的乙种研究奖学金，赴美国密歇根大学物理系求学研究，在密歇根大学期间吴大猷听过戈德斯密特（Goudsmit）的量子力学和乌伦贝克（Uh'en beck）的相对论量子力学和统计力学课程，同时吴大猷还在物理系主任兰德尔（H.M.Randall）的实验室从事红外光谱研究，把红外光谱仪的直线狭缝改为弯形，提高了它的分辨能力。1932年至1933年6月，吴大猷先后获得文学硕士、哲学博士学位，并再次得到中基会乙种研究奖助金，继续留校做博士后研究，从事天体物理方面日冕光谱的理论分析等。

科研经历

国内任职

1934年夏秋之际，在饶毓泰的召唤下，吴大猷就任北京大学物理系教授，至全面抗战之前的三年内主要从事原子物理的理论工作，共发表论文约十四五篇，此外在吴大猷的建议下北大、清华物理系与北平研究院物理研究所组成联合物理研会，每月轮流做东举行，开中国物理学研讨会先河。1936年9月，吴大猷与南开大学物理科学学院的学妹阮冠世结婚。全面抗战爆发后，吴大猷先是到成都市担任四川大学中英庚款讲座教授，不久离职并到昆明市的国立西南联合大学任教。1938年秋，吴大猷在西南联大创作《多原子分子的振动光谱及其结构》一书，并完成17篇科学论文，又翻译了一本尤金·维格纳关于群论的书，期间他教过电磁学、近代物理、古典力学、量子力学等课程，杨振宁、黄昆、胡宁等人都是他的学生。

讲学欧美

1945年秋，吴大猷与华罗庚受到军政部部长陈诚、次长俞大维的约谈邀请，吴大猷提出创立研究机构，立即选派数学、物理、化学等学科优秀青年出国研习。提议获准后吴大猷等人各自挑选两名学生出国进修，但由于内战爆发而中断创立研究机构的计划。1946年夏，吴大猷先后到英国、土耳其、美国和加拿大考察，期间和周培源、赵元任一起赴伦敦出席由伦敦皇家自然知识促进学会举行的牛顿诞辰三百周年纪念大会，会后赴美国进行科学考察，到美国后吴大猷先任密歇根大学的客座教授，与乌伦贝克合作研究核散射理论，并讲授“分子结构”课程，之后又至哥伦比亚大学进行原子束分子束的实验工作，并讲授“原子物理”课程，到纽约大学讲授“量子力学”课程。

1949年秋，吴大猷受邀担任加拿大国家研究院（National Research council of Canada）的纯粹物理研究所主任（理论物理组主任），任职期间他利用博士后基金广揽物理学人才，邀请包括中国青年物理学家胡宁、马仕俊在内的大批青年才俊前来研究，更邀请保罗·狄拉克、詹姆斯·查德威克、莫特、汤川秀树等数十位大师演讲授课。1956年，吴大猷应胡适之邀，首次赴台任中基会讲座教授，介绍学生杨振宁、李政道、吴健雄的重大发现“宇称不守恒定律”，次年出席“中研院”会议，并向当局建议制订学术发展长期规划，后在胡适的推动下成立“国科会”，具体制订科学发展规划。1957年，吴大猷当选为加拿大皇家学会院士。

1958-1959年，吴大猷到普林斯顿高等研究院从事研究七八个月，之后他到瑞士洛桑大学讲学半年，期间从事气体和等离子体运动论的研究。1963年，吴大猷辞去加拿大国家研究院的职务，赴美国担任布鲁克林区理工学院教授，在太空及气体动力学研究所讲气体运动论。1965年，吴大猷任纽约州立大学布法罗分校物理与天文系主任，期间他与李荣章合作发表文章，对相对论中的“时钟佯谬”问题做出了重要推进。

晚年生活

1967年，吴大猷应蒋介石之邀，返回中国台湾主持科学发展规划，并担任“科学指导委员会”的主任和“国科会”主任，每年冬夏假期在台四五个月，期间他劝说蒋介石停止发展核武器计划，支持原子能和平利用，同时建议设立原子能委员会管理核能研究，以免军方擅权用于军事发展，因此与蒋经国产生矛盾。1978年，吴大猷从纽约州立大学退休后定居台湾。1979年，吴大猷担任台湾当局教育主管部门科学教育委员会主委，致力于初中高中的科学教育改革。1983年，“中研院”第五任院长钱思亮突然去世，吴大猷以他的声望与人望接近全票当选院长第一候选人，蒋经国虽有意直接控制科技政策，只得任命吴大猷为院长。次年吴大猷又出任台湾“中华教育文化基金会董事长”。1991年，吴大猷与前美国总统布什荣密歇根大学的荣誉博士学位。

1992年夏天，吴大猷在李政道的陪同下回到大陆，出席杨振宁主持的国际物理学术会议，同时还应邀参加在北京举办的“中国当代物理学家联谊会”，与中国著名物理学家严济慈、周培源、赵忠尧、王淦昌及海外著名华裔物理学家杨振宁、李政道、吴健雄等受到党和国家领导人江泽民、杨尚昆、李鹏等接见并合影留念。北京大学授予他荣誉教授的称号，后南开大学也授予其名誉博士的学位，同年7月13日，吴大猷被聘为国立西南联合大学北京校友会名誉会长，其举动不断受到中国台湾方面“立法委员”的质疑。1993年5月3日，吴大猷从上午九时到晚上八时（中午休息两小时）在“立法院”预算审查会议上受到民进党“立委”的嘲讽和侮辱，被论者名为“吴大猷院长最长的一天”。

1994年1月，吴大猷从中国台湾“中研院”辞职，卸职后他接受李政道建议，于1997年开始每周分别在台湾大学和清华大学新竹分校演讲，讲述20世纪上半叶中国物理学的发展，并以演讲稿为基础，补充资料整理成书。1998年，吴大猷应周光召的邀请，以私人身份访问大陆，顺便回老家肇庆市探亲，同年荣获“霍英东奖金”杰出奖，次年3月13日，吴大猷因感冒和支气管炎进入台大医院，不久出现肾衰竭现象。2000年3月4日下午，吴大猷病逝于台大医院，终年九十四岁。

主要成就

吴大猷先生学识渊博、学术造诣精深，是国际著名的物理学家，他的研究工作涉及原子、分子结构及其光谱、等离子体及其动力学理论、核物理、天文物理、统计物理、散射理论及相对论等领域，尤其在原子和分子理论、散射理论和统计力学方面有独创性。他关于后元素的理论预言、原子光谱中后来被称作“吴态”的研究、锕系金属的研究等，都具有世界性的影响。

原子和分子理论

吴大猷在原子和分子的一般理论方面做出了重大贡献，他的两项研究为后来的工作开辟了道路，一项是关于重原子f态的计算，1933年他在《物理评论》上分别发表了题为《最重元素的低态》《两个最低点的特征值问题重原子f态的量子亏损》两篇重要论文，在第一篇论文中他预言了中性的93号原子的正常态，至少包含一个5f电子，因而有可能存在一个类似于周期表中稀土族元素系，从1940年以后的铀后元素分别以各种方法被发现，证实了吴大猷的科学预见；在第2篇论文中，他讨论了前人没有讨论过的具有两个不对称的最小值位势的量子力学问题，他用 WKB（Wentzel─Kramers─Brillouin）近似的方法求解了波动方程的本征值，并将结果用于某些原子能态的计算，特别适用于说明量子亏损。

吴大猷在原子光谱方面的另一项工作被瓦施尼（Y.P.Varshni）称为“吴态”，1940年吴大猷发表了《论原子光谱的附线和闭壳层电子激发》和1944年发表的《轻原子2电子和3电子组态的非正常的变化能》两篇论文，在这两篇论文中吴大猷论述了现称之为“多重激发态”的两种情况。“多重激发态”是指第一电离电势以上的激发态，可区分为两种类型：一种是起因于库仑相互作用的自离化，寿命短；另一种虽说也是由库仑相互作用的自离化，但这不是一般选择所允许的，而是通过某些其他通道离化，寿命很长，这后一种类型的多重激发态又可分为两种情况：（1）可以通过辐射衰变到第一电离电位以下的激发态；（2）不能通过辐射衰变到基态或第一电离电位以下的激发态，但它们是多重态，可以衰变到它们中的最低态。吴大猷首先计算了这后一种类型的第二种情况，于1967年由费尔曼（P.Feldman）和诺威克（R.Novick）用实验证实。

散射理论

对于散射理论，吴大猷通过原子和分子的电子碰撞和双重激发研究作出了贡献，他关于氦的双重激发能态研究已被高尔登（W．Crotrian）列入电子——原子散射共振研究的早期贡献。1947年，吴大猷发表的《电子激发的分子振动》论文中详细讨论了电子和氢原子碰撞的三体问题以及核子同核碰撞等散射问题，改进了近似方法，给出了精确的计算，后来他和大村充合作出版了这一领域研究的专著《散射的量子理论》。

统计力学

在统计力学方面，吴大猷把跃迁概率的概念同不可逆过程联系起来，为严密表述和深入理解不可逆过程的时间方向性也做出了功绩。关于不可逆过程有两类理论：如扩散方程、纳维乔治·斯托克斯方程、热传导方程等；另一类是微观理论，借助统计方法和分子的力学定律构造描述宏观不可逆性的理论，唯象理论的直观经验性不能令人满意，路德维希·玻尔兹曼（L.Boltzmann）和约西亚·吉布斯（J.W.Gibbs）的统计理论虽然能够在几率的意义上理解气体趋向热平衡的不可逆过程，但是宏观不可逆性和微观不可逆性的矛盾总是难以消除。

1961年，吴大猷发表了《论时间箭向和不可逆过程的理论》，他把玻耳兹曼理论中的差S2-S1＝k（ln W2- ln W1）中的W定义为 Wk（t）为一个系统t时刻处于态k的几率，而 Wi（t＋Δt）为它在t＋Δt时刻处于态i的几率，并且Aik是t时刻的态k到t＋Δt时刻的态i的跃迁几率。他证明了 Aik的逆矩阵 Aik-1是无几率意义的。因而表示逆单过位程时的间Wk（t）＝∑ Aik-1Wi（t＋Δt）不成立，当引进一个的跃迁几率αik,Aik＝αikΔt，就可以导出时间反演不变的运动方程和熵不减少定律，并且可以推广为不可逆过程的量子理论。

社会职务

主要论著

吴大猷自1933年至1990年共发表科学论文120篇，计有原子物理28篇、分子物理23篇、核结构8篇、散射理论15篇、等离子体和气体运动论13篇、统计力学8篇、天体和大气物理12篇、相对论3篇、交叉学科10篇，此外还出版了16本专著和教材，包括《多原子分子的振动光谱及其结构》《量子散射理论》《气体和等离子体运动方程》《理论物理丛书》七卷、《量子力学》《相对论量子力学和量子场》《狭义和广义相对论引论》《近代物理的物理学和哲学基础》《物理学简史和哲理》《物理学简史》。

论文

专著

荣誉奖项

荣誉称号

所获奖项

人才培养

吴大猷对中国物理学的贡献体现在他培养了一代代物理学人才上，比如杨振宁、李政道、林家翘、胡宁、黄昆等十余名后来的知名物理学家，此外他的《多原子的结构及其振动光谱》是当时分子光谱学领域最早的几部专著之一，也是许多后来知名的分子光谱学家的启蒙教材，他的一套七卷本的《理论物理学》影响了后世几代物理学家。

编著教材

指导学生

北大时期

1935年-1936年，吴大猷在北大物理系期间，承担本科力学、电磁学课程，以及研究生的原子光谱课程。

西南联大时期

在西南联大任教的8年期间，吴大猷主要负责的科目为电磁学、近代物理、古典力学、量子力学等。

人物评价

物理学家、诺贝尔物理学奖李政道评价：“吴老师为了中国的科学和教育事业献出了他毕生的精力，尤其是他对台湾科学发展尽心尽力，做了极大的贡献。吴老师为人正直、诚恳、坦诚、热情、治学严谨。他一生忠实于中华民族的文化发展，他承继了我们固有的道德传统，发扬了近代的科学进步。吴老师他不仅是著名的、极有权威成就的、世界级的大物理学家，而且他就是庄子赞扬的真人，他有的知识是真知，他是我们的大宗师。”

吴大猷的传记作者丘宏义评价：“（吴大猷）他在中国物理学界中的影响力之大，恐怕是独一无二的。他是孔子式的物理学家，孔子的言论由弟子记录而成《论语》，影响中国社会两千余年，吴大猷在这一点上和孔子一样，通过他的学生们影响了中国的物理界。”

著名物理学家朱光亚评价：“吴大猷先生毕生献身科学研究和教育事业，为中国科学技术和教育事业的发展作出了重大贡献，在世界物理学界享有盛誉。吴大猷先生不仅是一位优秀的科学家，还是一位卓越的教育家，他在70多年的学术生涯中，从未脱离过教育工作，他对学生十分负责，授课内容深入浅出，讲述透彻，在教学中他总是不断致力于把学生领入新的科学领域，培养学生进取与严谨的学术作风。”

中国著名物理学家杨振宁评价：“吴教授从美国得到博士学位后，自30年代中开始在北京大学教物理学，就是他把新的、革命性的‘量子力学’带到中国，要知当时中国学量子力学的是绝无仅有的，所以吴教授在北平、后来在昆明所教育出来的学生，后来在中国物理学界发生非常大的影响。”

江泽民同志评价：“吴大猷先生毕生献身科学研究和教育事业，为中国科学发展做出了重大贡献，在世界物理学界享有盛誉。吴先生关心国家统一，致力于民族富强，并且为海峡两岸科技学术交流做出了杰出贡献，为两岸同胞所赞誉。”

民革中央联络部韩汝琦评价：“吴先生的一生是为中国学术、科学、人才效力的一生……吴先生一心想的就是国家的昌盛、民族的复兴、人类的发展。”

人物关系

人物轶事

由于吴大猷思想敏捷、言谈幽默，“中国台湾”一家出版社的记者称他为“老顽童”，吴大猷十多年来一直独居于台北市广州街的科导会，每天上午到植物园散步半小时、三千步，或在家骑健身自行车，然后上午九点动身到台北南港的“中研院”，中午十二点至下午一点再回科导会，中午常常煮七个水佼吃，工作累了就拿出电子琴弹一首经典乐曲，乐在其中。吴大猷最爱看的电视节目除了新闻报道和分析外，还有《飞狼》《超人突击队》这一类纯娱乐性的影片；吴大猷认为“读书的另一方面，是单纯为获得些知识和休息娱乐” ，因而他主要阅读历史传记、武侠小说和侦探小说（包括阿瑟·道尔的夏洛克·福尔摩斯和克里斯蒂的赫尔克里·波洛），他从不看言情小说、科幻小说和纯“文学”小说，也从不读广告。