自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)是實踐。由于歷史的影響不同，在西方學(xué)術(shù)界，一般認為這是不言而喻的。而在我國卻不是一下子就能接受的。我國經(jīng)歷了幾千年的封建制度。從隋朝初期開始實行科舉制度。從世襲制到開科取仕的科舉制，在當時是個進步，但科舉制的內(nèi)容主要是研究人與人的關(guān)系，至于人與“物”，人與“自然”的關(guān)系，是極少研究的?？婆e制持續(xù)了一千二百多年，直到清朝末年才結(jié)束，所產(chǎn)生的影響是根深蒂固的，不是幾十年革命就能掃除的。 

　　自然科學(xué)研究的對象是“物”。要研究“物”，必需變革“物”，并觀測其變革后的反應(yīng)。以這些反應(yīng)的現(xiàn)象作依據(jù)，經(jīng)思維加工而推出結(jié)論。全部自然科學(xué)包括物理學(xué)的內(nèi)容，包括物理事實和由事實推出的規(guī)律，都是由科學(xué)實驗得出來而不是由腦子臆造出來的。西方科學(xué)界流行著這種看法：改理論遷就實驗，是天經(jīng)地義、理所當然的；要否定一個實驗，必須有新的、更準確的實驗結(jié)果。他們普遍承認科學(xué)實驗是理論的源泉，是自然科學(xué)的根本，也是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。反映在教育上，培養(yǎng)學(xué)生也是從科學(xué)實驗著手，把重點放在實驗上，非常重視實驗課，不管培養(yǎng)的學(xué)生將來要成為理論家或?qū)嶒灱?。?jù)說這種教育方法在歐洲是由麥克斯韋（J．C．Maxwell），英國劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室第一任主任）親自奠定基礎(chǔ)的，他非常強調(diào)要學(xué)生重復(fù)別人的實驗。像麥克斯韋這樣的大理論家首先想到的仍然是“物”，而不是“數(shù)”（數(shù)學(xué)符號）。 

　　我從二十歲出頭就開始從事科學(xué)研究。但是對上述西方科學(xué)界的看法，特別是對科學(xué)實驗的重要性，是十年之后在普林斯頓（Princeton）工作時才開始認識到的。到把這種看法變成了習(xí)慣，恐怕還要經(jīng)歷幾次摔跤的實踐經(jīng)驗，才能真正把握住。 

　　在這本選著里，主要匯集了我在燕京大學(xué)、劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室和普林斯頓大學(xué)亨利實驗室這三個地方的工作。這三個地方有一定的聯(lián)系，在教學(xué)與科研的風(fēng)格上有類似的傳統(tǒng)。燕京是美國人辦的一所典型的教會學(xué)校，以美國大學(xué)作為規(guī)范和模擬。美國的大學(xué)在物理學(xué)的教學(xué)和研究方面又是跟普林斯頓學(xué)的。普林斯頓被認為是美國物理學(xué)的中心。但是，普林斯頓的傳統(tǒng)，又是由卡文迪什來的。他們的共同特點，是認為物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，在物理學(xué)的教學(xué)和研究中，特別強調(diào)科學(xué)實驗。 

　　我將結(jié)合選著中涉及的工作，回憶我的一些經(jīng)歷，同時回顧一下我兩次回國的不同感受；最后，談?wù)勎覍虒W(xué)與科研的一些體會。 

　　一、燕京大學(xué)　

　　燕京大學(xué)是美國教會辦的，以美國式的大學(xué)作為規(guī)范和模擬的一所大學(xué)。在物理學(xué)的教學(xué)中強調(diào)實驗，在實驗教學(xué)和理論教學(xué)的關(guān)系中以科學(xué)實驗為主。這所大學(xué)有一定的實驗設(shè)備，由一位教授負責(zé)實驗課，配合若干位助教，具體講解每一個實驗的原理、要求和作法，數(shù)據(jù)怎樣收集，怎樣做成一個實驗報告，并看著學(xué)生作實驗。實驗報告要經(jīng)過助教簽字，特別注意有效數(shù)字的取舍和誤差的處理，不合格的要退回修改（英文叫 return for correction）。常常一個報告要退回修改二、三次方被接受。分數(shù)不及格要補考，或者不給學(xué)分。對每一門學(xué)科（如光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、原子物理、核物理等），基本上每星期有三小時授課（往往含有實驗演示）和半天相應(yīng)的實驗課。實驗課還設(shè)有幾臺機床，鼓勵學(xué)生自己動手去做一些另件。這些作法都與美國的辦法相同，只是程度和水平可能有些差異。 

　　這一段的研究工作，主要圍繞科學(xué)實驗的基本功和工作態(tài)度的訓(xùn)練，物理問題的意義不是主要的。強調(diào)練習(xí)難于駕馭的儀器，如邁克孫干涉儀、康普頓靜電儀等，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。 

　　凡是燕京出身的都比較清楚，物理系的教師們，如謝玉銘、楊蓋卿、孟昭英、諸圣麟、威廉曼、安得遜等先生，對系的建設(shè)、對學(xué)生的培養(yǎng)都作出了很大的貢獻。對我個人來說，謝玉銘先生用的工夫最多。他實驗很靈，光學(xué)、近代物理都是他教的。研究生的題目，多由訓(xùn)練的角度挑選。我與謝玉銘教授是同鄉(xiāng)，接觸比較多。沒有他的關(guān)心、鼓勵，恐怕不會有我的今天。當然還有其他前輩，如葉企孫、吳有訓(xùn)、饒毓泰、嚴濟慈、楊石先、姜立夫、趙忠堯等先生，我經(jīng)?；貞浧鹚麄儗ξ覍W(xué)業(yè)成長的關(guān)心和幫助。其中來往時間最長和最密切的要算趙忠堯先生。我在一九三O年左右就認識他。到劍橋后我們經(jīng)常通信，他給了我許多鼓勵和幫助。 

　　燕京的另一個特點是舉辦seminar（討論會），每星期一次，每次一或二個人講，接著討論，共用半天。主要是由學(xué)生講國際近況，有時報告自己的工作。當時燕京講課用英文，seminar也是用英文。這樣一邊學(xué)英文，一邊學(xué)物理。后來我到卡文迪什和普林斯頓，都有這種作法。 

　　二、英國劍橋大學(xué)　

　　我是一九三四年考上第三屆英國庚款到劍橋大學(xué)留學(xué)的。一九三五年夏天到劍橋，按規(guī)定為期三年，若有必要可延長至四年。到劍橋后，我在該校的卡文迪什（Cavendish）實驗室攻讀博士學(xué)位。當時實驗室主任是著名的物理學(xué)家盧瑟福（E.Rutherford），也是我的導(dǎo)師。他繼承了他的三位前任麥克斯韋(J.C.Maxwell),瑞利（J.w.Strutt）,湯普森(J.J.Thompson)的傳統(tǒng)并發(fā)揚光大，把卡文迪什實驗室辦成一個在世界上很有影響的近代物理研究基地。 

　　我在卡文迪什實驗室時，該實驗室共有三個大組。 

　　第一個是埃里斯(C.D.Ellis)組，利用鈾和鐳做的α、β放射源進行天然放射性的研究。埃里斯本人是研究β放射性的，β比α復(fù)雜。他發(fā)現(xiàn)從放射源出來的β射線有線譜，也有連續(xù)譜。線譜是從核外出來的（軌道電子吸收核內(nèi)出來的γ并放出電子），連續(xù)譜才是從核內(nèi)出來的。泡利（W.E.Pauli）就是根據(jù)他的工作，分析了三體衰變，提出了中微于假設(shè)。泡利對埃里斯的工作很贊賞，說他應(yīng)該得諾貝爾獎金。李國鼎在劍橋就是跟埃里斯作β衰變的。 

　　第二個大組是考克饒夫(J.D. Cockcroft)組。這個組圍繞一九三二年自造的 500 KeV的Cockcroft－Walton倍加器作核物理工作。后來委托荷蘭的菲利浦（PhiliPs）公司造了一臺更大的(能量為 l．25 MeV)。 

　　第三個大組由盧瑟福和奧利芬(M.L.E.OliPhant)等組成，人數(shù)不多，研究有關(guān)中子的問題。 

　　我一開始在埃里斯組工作?？梢哉f埃里斯是我在核物理和技術(shù)方面的啟蒙老師。名義上，我的導(dǎo)師是盧瑟福，但真正的導(dǎo)師是他。我在這個組的工作是用α粒子轟擊輕元素如Al、Mg等，研究所形成的放射性同位素的產(chǎn)額與α粒子能量的關(guān)系，由此來研究原子核的結(jié)構(gòu)。當時對原子核的結(jié)構(gòu)還不很清楚。盧瑟福和玻爾(N.Bohr)有二十幾年的師生和合作關(guān)系，提出了原子模型。玻爾提出原子核的液滴模型后，我們就想用α粒子作探針去研究核的結(jié)構(gòu)。當時已經(jīng)認識到不同能量的α粒子都可以進入核，但有選擇，有的能量進去的多一些（即有共振現(xiàn)象），表明核不是光滑的，不是一個點，而是有大小的，有連續(xù)性；不是一個剛球，而是一個軟的東西。 

　　埃里斯對工作很負責(zé)，對學(xué)生很關(guān)心。他親自教我制備放射源的方法。為了制備氡放射源，清早四、五點就開始工作，他都來幫助我。他教我如何寫文章，每篇文章都經(jīng)他修改后才送給盧瑟福審閱，然后再送出去。我們相處得很好，后來他要到倫敦大學(xué)當教授，建議我跟他一塊去。他去后，我就轉(zhuǎn)到考克饒夫組了。 

　　一九七二年，我們中國科學(xué)家代表團訪問英國時，聽說埃里斯還健在，可惜沒有機會看到他。 

　　我在考克饒夫組參加過兩個小組的兩項工作。其中一個小組由劉易斯(W.B.Lewis)領(lǐng)導(dǎo)，用倍加器產(chǎn)生放射性的8Li和8Be，研究它們的衰變機制。8Li的半壽命比較長，接近一秒。8Be是一個激發(fā)態(tài)，退回基態(tài)時放出兩個α粒子。測量α的能譜，發(fā)現(xiàn)它是一個連續(xù)譜，由此判斷激發(fā)態(tài)的分布很寬，半壽命僅約10-16秒。另一個小組是哥德哈伯(M．Goldhaber)組，由他、我和一個日本人，叫嵯峨根的，共三個人組成，利用倍加器產(chǎn)生的γ和快中子去打不同的元素，形成許多種放射性元素，觀察（γ，n）（γ，2n），和16O（n，p）16N等過程。這些過程現(xiàn)在早已熟悉，可在當時還完全不清楚，是頭一次研究。其中，中子和16O的反應(yīng)在反應(yīng)堆的設(shè)計中要非常小心地考慮，因為冷卻水里有氧，產(chǎn)生出來的16N有放射性。 

　　劉易斯和哥德哈伯都還健在，都還有來往。劉易斯比我大一兩歲，搞電子學(xué)和探測器的能力都很強。他后來擔(dān)任加拿大原子能委員會主席。一九七二年中國科學(xué)家代表團訪問加拿大時，我們住在多倫多中國大使館。他得知后，親自驅(qū)車從Chalkriver趕到多倫多找我。三十幾年末見面了，大家非常高興，暢談了一個晚上，談完他又開車回去。 

　　哥德哈伯后來到美國當教授，作過一任布魯克海文（Brookhaven）高能所的所長，和美國物理學(xué)會會長，曾來中國訪問過。 

　　卡文迪什實驗室的研究方向、領(lǐng)域，以及每年的題目都是主任和幾位副主任討論決定的。他們還經(jīng)常與研究生和其他人員商量討論，民主風(fēng)氣很濃。作為實驗室主任，盧瑟福很關(guān)心研究的進展，每個星期總要到各個組了解情況，詢問遇到了什么問題并親自想辦法。他平易近人。每個月邀請我們到他家里作客，他的夫人是農(nóng)村人出身，非常樸實、善良，待人熱情。 

　　一九三七年，盧瑟福去倫敦作手術(shù)，不幸逝世。他的逝世是科學(xué)界的巨大損失。噩耗傳來，卡文迪什的氣氛立即改變。從倫敦舉行的隆重的葬禮中可以看到他的影響。同我去倫敦參加葬禮回來的同事們都驚奇地說，沒想到我們有這么偉大的人物。 

　　一九三七年抗日戰(zhàn)爭開始，南京失陷，日寇大屠殺，奸淫婦女，無惡不作，英國報紙登載的很詳細。在劍橋，國內(nèi)去的幾個同學(xué)天天用很多時間看報，看完就討論，完全沒有心緒作研究或?qū)W習(xí)，都想回國參加抗日。跟別的同學(xué)一樣，我寫了信給英庚款董事會，申請?zhí)崆盎貒鴧⒓涌谷?。董事長朱家鏵回信說，回國可以，但必須完成學(xué)業(yè)，得到博士學(xué)位才予以考慮。于是我向研究生院提出了提前考試的要求。 

　　盧瑟福對我要求提前考試，提前回國很不以為然。大約六月初的一天他到實驗室來看我，說：“…聽說你要回中國，不要這樣。我想中國應(yīng)忍著，等以后強大再說。硬打犧牲太大。至于你，還是留在這里繼續(xù)作研究好。這是我最關(guān)心的事。你若有經(jīng)濟困難，我可以想辦法?！蔽伊⒖袒卮穑骸敖?jīng)濟上一點困難也沒有”。至于他其他的話，我沒吭聲，但心里反感，不愿意聽。不久，他就去倫敦治病了。沒想到我們的這次談話竟成了最后一次。 

　　經(jīng)申請后，劍橋研究院同意我提前考試，由考克饒夫主考。事先我一點準備也沒有，總認為這種考試主要是考論文，把已發(fā)表的論文綜合一下就成為博士論文。心里想，對我所作的論文我比誰都清楚得多。 

　　結(jié)果考論文沒幾分鐘就過去了，然后轉(zhuǎn)向考基礎(chǔ)課。大部分問題涉及基礎(chǔ)實驗課內(nèi)容，如：一束光穿過一條狹縫或兩條狹縫，在后邊屏上形成什么樣的花紋？怎樣用圖大致表示光的極化、繞射？用牛頓環(huán)怎樣求波長？還有低溫等等問題。我回答得很不完美，連自己也很不滿意。當時很激動，算了！不考就回國吧！ 

　　考克饒夫很平靜地耐心規(guī)勸我：“還是準備再考吧！這結(jié)業(yè)考試對你有好處。你不是本校畢業(yè)的，是中國第一個在這里考博士學(xué)位的人。你的研究工作沒有問題，但我們對你過去在中國訓(xùn)練的情況并不清楚?？己艘粋€人的水平，考試是個好方法。中國是世界上第一個發(fā)明考試的國家，我們英國的文官考試（exam）就是從中國學(xué)來的。聽說中國別的同學(xué)也不重視考試，李國鼎就跑掉了。我考慮還是請你再準備一下，用三個月功夫，再考一下好不好？”我看他這么誠懇，只好答應(yīng)了。 

　　到一九三八年春我再次參加考試。三個月間我把過去本科學(xué)的基礎(chǔ)課，特別是實驗基礎(chǔ)課，徹底復(fù)習(xí)了一遍。復(fù)習(xí)中參考、學(xué)習(xí)了劍橋本科的學(xué)習(xí)內(nèi)容。雖然燕京是強調(diào)實驗的，但仍不夠，要求仍不一樣。這次考了約一個鐘頭,考克饒夫就說可以了:“You are through”！這樣考試就通過了。 

　　頒發(fā)博士證書的典禮要到夏天和別人一塊進行。院方要我先準備典禮所需要的禮儀，并進行預(yù)演。 

　　到七月領(lǐng)學(xué)位證書還有三、四個月。我就利用這個時間為回國后的工作做些準備。由李國鼎與國內(nèi)聯(lián)系，以防空學(xué)校校長黃振球的名義介紹我到柏林 AEG工廠學(xué)習(xí)探照燈技術(shù)（但要自費）。我在AEG公司實習(xí)了一段時間，七月初回到劍橋參加頒發(fā)博士證書典禮后，又回到AEG廠繼續(xù)實習(xí)。 

　　一九三八年十月底我回到劍橋。結(jié)束了四年的留英生涯，抱著回國參加抗日救亡的強烈愿望，十一月初我離開劍橋經(jīng)馬賽坐船至河內(nèi)，回到昆明，而后到貴陽。回國后方得知防空學(xué)校已搬至桂林。 

　　促使我提前回國的另一個原因是王承書已好久未給我來信，下落不明，使我放心不下。這時我們已經(jīng)要好五、六年?；貒笾浪烟拥劫F陽，在湘雅醫(yī)學(xué)院教書。 

　　我在貴陽等了一個多月，才接到黃振球回信說：現(xiàn)在情形很不安定，你可另外高就。 

　　三．美國普林斯頓大學(xué)亨利（J.Henry）物理實驗室　

　　一九四三年，我由西南聯(lián)大來到美國普林斯頓大學(xué)的帕爾麥(Palmer)實驗室工作。這個實驗室是美國歷史最長的實驗室，（幾年以前已改名叫亨利實驗室）。這個實驗室繼承劍橋卡文迪什實驗室的傳統(tǒng)，它的物理教學(xué)和科研的精神、辦法，與卡文迪什很相似。有一個時期，本身的教師約四分之三在卡文迪什作過研究。當時的研究教授萊登伯(R.Ladenberg)和前任研究教授康普頓(A.H.Compton)都在劍橋卡文迪什工作過。因此，在教學(xué)和科研中都很強調(diào)科學(xué)實驗的重要性。美國老一輩著名的物理學(xué)家大多是由這個實驗室出身的。上面提到的康普頓的哥哥(K.T.ComPton)也是普林斯頓的。與卡文迪什相同，這個實驗室不收本校畢業(yè)生為研究生。 

　　我去普林斯頓，與卡文迪什有點關(guān)系。我在劍橋時，有一年萊登伯到卡文迪什參觀，盧瑟福介紹我和他認識。一九四三年初，那時局勢很亂沒有多少書可教，我由西南聯(lián)大寫信給他，說希望到普林斯頓工作。他當時已轉(zhuǎn)作國防工作了，研究基本上停止了，但在普林斯頓還有一點工作。他還記得我，很快回信叫我去。 

　　與此同時，加州理工學(xué)院(C.I.T.)的院長密立根(R.A.Milligan)教授要周培源、孟昭英和我到C.I.T。兩個學(xué)校都不錯，一時很難決定。我和王承書到美國后，請教了王的導(dǎo)師，統(tǒng)計物理學(xué)家渥淪伯（Uhlenback）教授，他立即說：當然到普林斯頓。于是我決定了去普林斯頓。我想渥淪伯是對的，我有機會去普林斯頓工作是幸運的！ 

　　我在普林斯頓工作七年，實驗室對我的工作非常支持。他們對科學(xué)實驗很重視，對科學(xué)的發(fā)展、對科學(xué)工作者非常愛護，我對這一段的工作也很滿意。 

　　由選著中看出，在普林斯頓我與同事們作了兩方面的工作：一是與羅森布魯姆(S.Rosenblum)合作建造了一臺α粒子能譜儀，并利用這套儀器測量了幾種放射性元素的α粒子能譜；二是設(shè)計建造了一套自動控制、選擇和記錄宇宙線稀有事例的云室，并利用這套儀器作有關(guān)μ子吸收和宇宙線的其它研究工作，如貫穿簇射和V 0粒子的研究。 

　　α粒子能譜儀利用了普林斯頓回旋加速器80厘米直徑的磁鐵（加速器的其它另件已拆去作國防研究用了），所以能量分辨率相當高。譜儀呈半園形，在通過中心一直線的一端放置α放射源。α放射源以白金為支柱，用窄縫限制α束流的方向，作為“物”空間。在另一端的“象”空間可以形成線狀能譜。從窄縫出來的α粒子經(jīng)過磁鐵偏轉(zhuǎn)，不同動量的粒子聚焦成一條一條的線段，用多絲α—火花室或核乳膠片作記錄。核乳膠片與a粒子的入射方向有一定的傾斜度，在乳膠片上可以分辨α粒子的徑跡是否來自α源。 

　　這α火花室由八根絲組成，只對游離大的α粒子靈敏，對β不靈敏，當α粒子進人時，肉眼可以看見火花。這是最早的火花室探測器。這種探測器的主意是羅森布魯姆提出的，我不過作了些工作，完成了設(shè)計、加工，使它成為現(xiàn)實，特別是在強磁場與真空中可以使用。有的文章談到這種新型探測器時只提到我，沒提到羅森布魯姆，這是不公道的。 

　　我們知道，α粒子在重物質(zhì)中散射得很厲害。為了減輕α粒子的散射，譜儀的真空盒要選用盡量輕的物質(zhì)。當時是用透明的有機玻璃造的，探測器的移動可以從外面看見，特別是多絲室的火花，都可以清楚地看見，非常方便。與計數(shù)器比較起來，乳膠片掃描麻煩，但徑跡可以永久保存，而且空間分辨率高。 

　　羅森布魯姆是法國人，比我年長十三歲。他是居里夫人多年的助手，也是長射程α粒子的發(fā)現(xiàn)者，是一位很有經(jīng)驗的前輩。他比我早一年多到普林斯頓。α譜儀的主體設(shè)計和幾個部件的加工是他和實驗室有經(jīng)驗的工人共同完成的。除了在普林斯頓工作，他還在紐約兼一個工廠的工作。我和他在一起工作的時間只有九個月，他就回巴黎了。我跟他學(xué)了很多東西，要是他不回去，工作可以作得更好，我可以向他學(xué)得更多。他走后，我在實驗室技術(shù)人員和工人的幫助下完成了譜儀的設(shè)計加工和安裝調(diào)試，使全套儀器運轉(zhuǎn)工作，并初步測量了釙、鐳等元素的α譜線。 

　　隨著譜儀建造的進展，學(xué)校在人員很缺的情況下還給我配了兩位助手。一位是研究生，另一位婦女幫助掃描乳膠片。 

　　頭一個作的是釙（Polonim）的α能譜。測出的能譜主峰位置和前人的結(jié)果完全一樣，只是更準確一些。奇怪的是，在低能方向有好幾條精細結(jié)構(gòu)，強度約為主峰的萬分之一。很難把這些α粒子解釋為核內(nèi)來的。這些α粒子是從哪里來的？后來，密執(zhí)安大學(xué)韋迪（Waddy）教授的小組用比較小的α譜儀也觀察到了相似的現(xiàn)象。理論家伽莫夫(G.Gamow)對此很感興趣，我和他討論過，想出的幾個機制都被否定了。看來，它們可能是在核外形成的，或由α粒子在源的白金支柱固體表面作用形成，抑或由于統(tǒng)計漲落。但后者的可能比較小。 

　　這時正是一九四五年，實驗室由國防工作轉(zhuǎn)回來的人越來越多。他們要恢復(fù)回旋加速器作研究，催了好幾次，最后不得不拆掉α譜儀。所以上面所介紹的現(xiàn)象未能深人觀察、研究，始終未得到答案,這是我不滿意的一個方面。直到現(xiàn)在想到這事心里仍很不安，因為問題沒有解決，不知是什么東西。 

　　我是一九四三年秋天到的普林斯頓。當時除我所在的組外，科學(xué)研究差不多都停頓了，有經(jīng)驗的教師基本上都出去了。教學(xué)還有一點，我有時候代萊德伯上核物理課。到四五一四六年間，一切又開始恢復(fù)正常。 

　　這個階段有一個人找我好幾次，說現(xiàn)在有一個單位對α能譜的研究工作很感興趣。不僅天然放射物可放出α—射線，人工產(chǎn)生的物質(zhì)也可以放出α粒子，都需要測量它們的能譜。這個工作可以作一輩子，或許還完不了，待遇也很好。問我是否有興趣去工作，而且可以把當時正在用的一套儀器帶去。我知道這個單位與國防有聯(lián)系，進去就出不來了，以后回國就麻煩了。我回答說，要在普林斯頓可以考慮，其它地方我哪里都不去。以后這人就沒有再來了。 

　　另一個工作是自制一套記錄宇宙線的云室系統(tǒng)，作μ子被物質(zhì)吸收的研究。這項研究從一九四六年開始設(shè)計建造儀器，一九四八年底、四九年初有了初步結(jié)果，發(fā)表在“近代物理評論”上。第一個結(jié)論是：μ子和原子核沒有強作用。當時還不清楚μ子的性質(zhì)，若μ與核有核作用，就會放出α粒子或質(zhì)子，這在云室中易于檢查出來。我們的實驗室沒有觀察到這種情況?；蛘哒f有很少的跡象，但是又不像。第二個結(jié)論是：發(fā)現(xiàn)當μ停止在薄板上，有低能電子發(fā)出，低能電子的方向指向μ停止的地方。不過這種事例不多。到一九五四年再次總結(jié)，μˉ核作用照樣沒有，μ停止并放出低能電子的事例共有十幾個。 

　　這種現(xiàn)象后來被稱為μ介原子。我們的結(jié)果傳出去，有的單位有錢的，就議論要趕快造μ子工廠來深入研究原子核。實驗室的負責(zé)人之一惠勒(G.A.Wheeler)對此很支持，此人很有卡文迪什作風(fēng)，也給了我很多鼓勵。哥倫比亞與普林斯頓很近，兩家也常來往，我們就鼓勵他們造μ子工廠。一九五三年，哥倫比亞的μ子工廠造成了，第一個實驗就是檢驗上面提到的宇宙線的結(jié)果，沒有幾天就告訴我，定性的結(jié)果與我的報導(dǎo)完全一樣。我們都很高興。 

　　μ子工廠可以產(chǎn)生大量的慢μˉ，可以用它與核作用產(chǎn)生的輻射來研究核的結(jié)構(gòu)。比如要研究鉛核，鉛核的電子有一定的軌道，μˉ進來有的取代一個電子停在定態(tài)軌道上，就成為μ介原子。這些電子軌道用普通量子力學(xué)可以算得很準。由于μ子的質(zhì)量比電子大200倍，μ子的某一軌道只應(yīng)為電子相應(yīng)軌道的200分之一，即μ子比電子離核更近。所以，用μ子作為探針來觀察核結(jié)構(gòu)要準確得多。事先假設(shè)一種核結(jié)構(gòu)模型，用量子力學(xué)可以計算出μ子的軌道和躍遷及輻射的情況，與實驗的測量相比較，就可以知道模型的好壞。 

　　μ子在原子核外邊可以處于不同的軌道，有很多種躍遷，放出的X光有時能量很相近，要求探測器有很高的能量分辨率。六十年代以前只有碘化鈉，能量分辨率太差，影響了這方面的研究。一九六四年發(fā)明了半導(dǎo)體探測器，能量分辨率可以提高幾倍、幾十倍。吳健雄從六四年就開始用半導(dǎo)體探測器研究μ介原子。全世界這樣的組共有六個，吳健雄是第一個。他們花了二十年功夫，差不多把所有的核都作了。吳健雄和希爾（Hill）總結(jié)了這個領(lǐng)域的工作結(jié)果，寫了三大卷書，叫做“μ子物理”（Muon Physics），其中首先提到了我們的工作。 

　　我的一個體會是：像這種定量的工作靠宇宙線是不行的，宇宙線作出定性的工作就可以了，就應(yīng)該停止了。用宇宙線作十年，用加速器一、兩分鐘就可以了。定量的研究要讓加速器作。發(fā)現(xiàn)一種新的物理現(xiàn)象只是認識的開始，不是完了。而物理學(xué)的發(fā)展，定量的研究是很要緊的。 

　　另一個感想是：探測器的分辨率很重要，沒有半導(dǎo)體探測器的發(fā)展，就不會有今天μ介原子的深入研究。 

　　后來，因為客觀的條件，我不得不轉(zhuǎn)到普渡大學(xué)（Purdue）I作。在普林斯頓幾年，深感他們繼承了卡文迪什的不少傳統(tǒng)，恐怕還有發(fā)揚光大之勢。主要的可以概括為以下幾點：1．十分重視科學(xué)實驗而又希望研究工作者和學(xué)生都了解一些物理；2.充分認識物理學(xué)本身是實驗科學(xué)；3．各類技術(shù)人員齊備，加工設(shè)備更多，組織管理更強；4.各級有經(jīng)驗的實驗和理論工作者相互配合密切，富有協(xié)作精神。最后一點最重要。各級負責(zé)人一心一意為發(fā)展科學(xué)而工作，誠心誠意愛護科學(xué)工作者。我作的μ子吸收工作，從制定方案和實驗方法，到儀器的設(shè)計、加工、建造、安裝、初步運轉(zhuǎn)，不過用了一年多一點的功夫，許多工作都是大家作的，我不過總合一下。 

　　我離開時，普林斯頓又將我使用的整套儀器全部送到普渡大學(xué)，讓我有機會繼續(xù)進行μ子吸收的工作。選著關(guān)于這項工作的后兩篇論文（1954年）就是在普渡寫的，包括了研究生的博士論文。 

　　我離開普林斯頓以后，還一直和那里的學(xué)者保持著聯(lián)系，他們也一直關(guān)心著我的μ子實驗?；堇赵谝痪盼逦迥炅率战o我寫信邀我去討論我的工作。 

　　到普渡后又作了兩套儀器，以增加事例的統(tǒng)計量。 

　　四、兩次回國的對比　

　　一九三八年我從劍橋回國，在四川大學(xué)工作了一個短時間后，轉(zhuǎn)到昆明西南聯(lián)大工作。 

　　抗戰(zhàn)期間的西南聯(lián)大，雖是全國最知名的高等學(xué)府，但工作條件很差，根本不可能搞科學(xué)研究。我和趙忠堯先生想建造一臺靜電加速器，一有功夫就上街去跑雜貨攤，想湊一些另件。跑了兩年，除了找敲水壺的工人作了一個銅球，搞到了一點輸送帶作了個架子外，其它一無所獲，最后不得不放棄了這個計劃。兩年的努力算是徒勞了。我們感嘆地說，這項工作只有留給后代去完成了！ 

　　由于工作條件不具備，我就改作宇宙線。有三個年輕人幫我的忙，其中一個叫郭一真，一個叫黃永泰。我們什么都從零開始，自己準備吹玻璃的工具，自己吹玻璃作蓋革計數(shù)管。作出了三根，作了三路符合，后來又擴充到四路符合。當時在昆明大普吉，清華有個無線電研究所，我們在它旁邊找了個倉庫，測量了宇宙線強度隨天項角和方位角的變化，在中國物理學(xué)會的年會上作了報告。 

　　接下來的一項工作是與王承書合作，分析當時的核物理數(shù)據(jù)，分析了β衰變中的禁戒衰變、容許衰變和核能級數(shù)據(jù)。 

　　除此，我在聯(lián)大開了核物理課程，這是頭一次在國內(nèi)教核物理。課程的名稱是“天然放射性和原子核物理”，對象是助教和研究生。聽的人還不少，虞福春、唐敖慶、梅鎮(zhèn)岳（他們當時是助教）、楊振寧（當時是研究生）都參加過聽課。這門課開了兩次，我也從開課中學(xué)了不少東西。 

　　我第二次回國是一九五六年。 

　　解放初，我在美國接到葉企孫、吳有訓(xùn)先生的電報，要我去東德參加中國的代表團，慶祝東德的科學(xué)院成立三百周年。當時王承書再有兩個月就要生孩子了，我不能抽身前往，只好回電表示歉意。朝鮮戰(zhàn)爭開始后，回國就困難了。這時有人給我出了個主意：由英國回國。我就給當年劍橋的老師考克饒夫?qū)懥诵??？伎损埛虍敃r主持英國原子能事業(yè)，他建立了哈威爾(Harwell)研究中心，盧瑟福實驗室可能也是他主持籌建的。西歐中心的阿達姆斯(J.B.Adams)當時就是他的助手。按照美國的規(guī)定，在大學(xué)工作七年，就可以休假一年。我給他寫信的意思是，希望到他那里工作一段時間。到了英國后，我再設(shè)法回國。 

　　當時在考克饒夫手下工作的人有跑到東德和蘇聯(lián)的，聽說美國和英國都對他有意見。我寫了信后，也不抱多大希望，估計他可能不理我。不料他很快回了信，叫我到英國去，安排我在牛津大學(xué)作宇宙線研究，經(jīng)費由哈威爾支付。但是，辦出境手續(xù)遇到了困難。英國領(lǐng)事館的一名官員坦率地告訴我說：我勸你不要再試了。 

　　考克饒夫倒是寧愿冒險也要幫我的忙。我現(xiàn)在還保存著一九五五年五月二十五日考克饒夫給我的第二封信。在這封信里，他希望我九月底之前能到英國。但是我想，如果我到了英國再回來，一定會給他多添不少麻煩。在普渡大學(xué)的幾年，我的處境比較困難。因為我要求回國，聯(lián)邦調(diào)查局對我很注意。臺灣的人經(jīng)常到這個學(xué)校活動。他們一來，要會餐什么的，我就借故走開。有時在外面沒事，只好到電影院消磨時光。所幸和我一起工作的幾位年輕人對我非常好，經(jīng)常和我在一起，否則我是很難在那里呆下去的。照片上這幾位就是我的學(xué)生。其中B．Wallenmeyer現(xiàn)為美國能源部官員。 

　　第二次回國時，已解放六年多了。突然感到人的精神面貌不一樣了。發(fā)展科學(xué)的氣魄、工作的規(guī)模都完全不一樣了。大學(xué)里學(xué)生很多，研究所也很大了，與過去相比真是天壤之別。我回來時，按照當年在昆明的條件，買了一點儀器帶回來?；貋硪豢?，國內(nèi)都有，都不好意思拿出來了。 

　　給我印象最深的是云大?？箲?zhàn)時，熊慶來先生當云南大學(xué)校長，托華羅庚拉我去兼課一年。當時云大條件很差，我在數(shù)理系教三年級的光學(xué)，學(xué)生少得很。這次回來去昆明，云大楊桂宮先生帶我參觀物理實驗室，大不一樣了。全校有一千多人學(xué)普通物理，實驗儀器有很多是由學(xué)校工廠生產(chǎn)的，做了很多套，沒有三個人、四個人同用一套儀器的。我返回北京去看熊慶來先生，告訴他這些變化。他回憶說：那時在中國做一個學(xué)者很難很難啊，什么都得自己來。 

　　回來后看到，國內(nèi)很重視唯物辯證法的學(xué)習(xí)，提倡實事求是，提倡科學(xué)的思想方法和工作方法。這些從前都是不大講的。我很贊賞毛主席關(guān)于“理論來源于實踐，又反過來指導(dǎo)實踐”的思想，很贊成“實踐是檢驗真理的唯一標準”的提法。我深深感到，解放以后黨為我國科學(xué)的發(fā)展打下了雄厚的底子。 

　　五、教學(xué)和科研的體會　

　　最近，美術(shù)界舉辦了“吳作人藝術(shù)活動六十周年”展覽，吳老邀請我去參加開幕式。我不懂美術(shù)，但看到吳老對記者介紹他六十年執(zhí)教和創(chuàng)作的體會，卻深有同感。表面看來，搞美術(shù)和搞自然科學(xué)差別很大，實際上有許多共同的基本規(guī)律。 

　　吳先生提倡啟發(fā)式教學(xué)，他不輕易給學(xué)生改畫，而是指出思路，或帶領(lǐng)學(xué)生到現(xiàn)場與實物對比、考察、討論，讓學(xué)生對客體有一個確實的了解，由學(xué)生自己去思考，去創(chuàng)作。到現(xiàn)場看，等于我們作實驗，通過科學(xué)實驗的實踐，讓學(xué)生對自然現(xiàn)象有一個確實的了解，并通過腦子的思維加工，產(chǎn)生對自然界客觀規(guī)律的認識。 

　　為了培養(yǎng)出有創(chuàng)造精神的人才，吳先生認為要經(jīng)常掌握好嚴與寬、博與專、放與收這三個關(guān)系。這三對矛盾是對立的，又是統(tǒng)一的，其基本點是啟發(fā)、調(diào)動學(xué)生的自覺性，獨創(chuàng)性，讓學(xué)生的“內(nèi)因起作用”。自然科學(xué)的教學(xué)和研究也一樣。有的要嚴，基本功、基本概念一定要嚴，基本關(guān)系（如實驗和理論的關(guān)系）一定要弄清，基本的實驗一定要嚴，要讓學(xué)生真正弄懂；但有的就不必那么嚴了，有的知識性、消息性的東西（所謂 informative knowledge），像看報一樣，看過就可以了，不必要那么嚴。博與專的關(guān)系，總是要先專后博。一個人不可能一開始就博，否則就沒有底了?；镜闹R掌握了，就可以在一個方面深入，其它需要的知識再慢慢補進去。我在理論方面的一些知識就是后來慢慢補的，開始不可能有那么多功夫?qū)W。放與收的關(guān)系，放是需要的，充分發(fā)揚學(xué)術(shù)民主，集思廣益，但也不能無休止。就象討論一個問題，應(yīng)該放開討論，但如果爭論不休，再討論兩天也不一定有結(jié)果，就需要收。 

　　吳作人先生幾十年為我國美術(shù)界培養(yǎng)了數(shù)以千計的畫家和美術(shù)工作者，他的教學(xué)思想、教學(xué)方法是值得進一步發(fā)揚光大的?！?/P>

　　結(jié)束語　

　　在以上回憶中，我著重強調(diào)了科學(xué)實驗的重要性。我們不要夜郎自大，要承認我們有幾千年封建社會和一千多年科舉制度的影響，要承認我們搞科學(xué)實驗沒有傳統(tǒng)，要努力除掉舊的影響?！?/P>

　　有一個例子很說明問題。十幾年前，一次美國費米實驗室的萊德曼(L.M.Lederman）教授問我，毛主席接見李政道時談了些什么。我告訴他，據(jù)說談了實驗和理論的關(guān)系問題。他立刻說：我不相信會談這個顯而易見（trivial）的問題。所以在西方，毛主席關(guān)于理論和實踐關(guān)系的論述，被認為是“顯而易見”的，而在中國，確實具有重大的現(xiàn)實意義?！?/P>

　　無數(shù)事實證明，我們中國人是行的。有正確的指導(dǎo)思想，給他一個環(huán)境，可以作出好成績來。黨的領(lǐng)導(dǎo)很重要，不然一盤散沙作不了什么。在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，沒有幾年就作出了原子彈、氫彈、人造衛(wèi)星。我們中華民族只是一時落后，補救起來必將是很快的。