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第五章 揚帆于滔滔學海 第三節

第五章 揚帆于滔滔學海

第三節

三年級時才有幸聆聽先生的講課。記得那一年,長袍忽然在學生和一般人中絕跡,大家開始穿短裝,但葉先生還是身穿長袍,加上總是面帶笑容,更增加了恂恂儒雅的風度。對學生,他是一位慈祥的長者,講課、答題都是那麼親切和藹,使大家如沐春風。當時,先生擔任的是幾何光學,每周只2學時,用drude的書,內容精練,薄薄的一本,先生講起來當然是輕而易舉的。但先生每次總是認真準備,講起來既突出主要內容,又旁徵博引,有時還介紹一些有關的物理學史,大家因為平時消化得好,都覺得這門課沒有什麼困難。當時我有一種想法,覺得物理不同於工程,主要是掌握「物」之「理」,對計算不太重視,恐怕有這種想法的人不止我一個人。這次考試覺得所有的題都會做,最多這裏那裡有點計算錯誤,無傷大雅,因此自己比較滿意。結果考卷一發下來,大吃一驚,成績比自己估計的低了二十多分,全班成績也都不高。一看改得很仔細的考卷,才知道計算錯誤被扣了許多分。這時葉先生告訴大家幾何光學的內容是光學系統設計的原理和計算公式,光學系統的要求是很精密的,如果計算錯誤,豈不是設計全都白費?如果是實際工作,就會造成很大損失,因此對於數字計算也要認真對待。又進一步指出,要能分析什麼地方誤差影響大,例如有的公式,分母是兩個相近的數目相減得到的有效數字位數很少的數,如果這裏計算有誤,就可能給分式造成很大的誤差,因此對運算過程、有效數字等都應特別慎重。大家對此注意不夠,所以才對計算錯誤狠一點扣分,使你們對此有個深刻印象。這件事確實給我留下深刻印象,在畢業後幾年的教學及其他工作中,無論是對自己的工作,還是對學生的要求,我都常常想起葉先生的教誨。所以這件事使我受益遠遠超過對待幾何光學本身,實際上是教育我們對待工作、學習要有嚴謹的科學態度,又教會我們有用的學習方法,對我說來,是覺得終生受益的。
我是1950年考入清華物理系的,由於院系調整,1952年轉入北大物理系,雖然在1953年有幸聽過葉先生的課,但此外接觸甚少,也許是和葉先生接觸最少的學生之一。但儘管如此,先生嚴謹的學風,對學生嚴格而又親切的態度,是我終生銘記難忘的。
葉先生講課有經驗,對於一些抽象概念,深入淺出,細緻講解,務使學生正確理解。他精選教材,有條不紊,兩個學期的課程把內容頗繁的熱學及熱力學課程全部講完。他的板書工整,易作筆記。葉先生重視啟發學生思考問題的能力;他給的習題或試題不一定非常難,但需要用心思考,概念正確,計算敏捷,才能獲得滿意結果。
我們班非常幸運,在https://read.99csw.com學期間,曾經有3次機會聆聽葉老師的授課。第一次是1946年在昆明西南聯大一年級下學期。由於當時鄭華熾教授北上籌備復校,他留下的普通物理課便由葉先生代授。他真是什麼課缺人教,他就教什麼。葉先生講課經驗豐富,採用啟髮式,不斷在講課中把問題提給我們,啟發我們思考,吸引我們的注意力,然後一個問題一個問題地解釋,使我們印象深刻。後面兩次授課就是二三年級時分別給我們講授了「物性論」和「分子運動論」。
先生學識淵博。除物理學,尤其是磁學知識極為精深外,其他方面的知識也相當廣博。他的英語水平很高,在我們接觸他的過程中,他看英文文獻從未查閱過字典。他說話有點結巴,可念英文卻非常流利,從不打結。有一次我碰到一個英文生詞,翻遍了系裡的圖書館的辭典也未查到,就求教於他。他說:「這是物理學的新名詞,字典上是沒有的。」說著就指指桌子上那本一尺厚的《英漢大詞典》:「這是最全的詞典了,也沒有。」接著他從上下文猜到了那詞的含義,鼓勵我找有關資料探討。當我們問他會幾國文字時,他謙虛地說:「不多,三種。俄文還不會,可是俄文文獻很多,以後要學。」他的德、法語是自學的。他說:「我的法文是向一位法語系同學學的。我們上大學時可以自由選同室同學,我和那位法語系同學住一室。你們也應當交一些文科的朋友。」
唐正寅(清華大學物理系第十二級畢業生):
黃祖洽(清華大學1948級畢業生):
錢偉長(清華大學物理系第七級畢業生):
這是一份長達半個世紀的贊語。從1924年起,到1965年止,葉企孫以一個教師的身份完成了他與祖國簽立的科教救國的承諾,而且自始至終從不懈怠。在這五十多年中,不管是身居要職,還是一介布衣,面對學生,面對講台,他總是兢兢業業,沒有因權力而銷蝕過志向,也沒有因苦難而磨損過鬥志。凡是他教過的學生,不管是共和國的科技元勛,還是默默無聞的普通技術員,內心深處都會迴響著葉師留傳給他們的科學救國、教育救國的呼喊聲,並且終生都會像葉師那樣為祖國服務,為祖國科學春天的早日到來盡心儘力。
當時各門課用的參考書,大部分是外文的,書中不提我國在科學上的發明創造,我印象最深的就是熱力學第一堂課,葉先生講的內容就是中國在科學上的發明創造。我第一次聽到張衡、沈括等古代科學家的名字,知道了有《夢溪筆談》等古代科學著作。這使我眼界大開,感到自己對祖國科學知道得太少了,後來我還專門去買了一本《天工開物》。葉先生講課深入淺出。熱力學是比較抽象的,特別read.99csw•com是熵的概念,很不容易掌握。那時是1950年,不可逆過程熱力學的概念剛剛出現,因此把熵的變化分為系統內部的熵產生和與周圍環境的熵交換兩部分這種講法還沒有普及。但是,葉先生當時的講課就使我們明確認識到,一定要分清「系統內部」和「周圍環境」,這樣對熵的理解就深入了。我記得這一問題當時引起同學們很大興趣,很多同學在班上學習園地牆報上展開了熱烈的討論。
王大珩(清華大學物理系第八級畢業生):
陳佩雲(北京大學物理系1964級畢業生):
龍期威(清華大學1949級畢業生):
錢三強(清華大學物理系第八級畢業生):
葉先生在1933年給我們班講熱力學。熱力學是一門比較不容易懂的課程,加之他有上海口音,而且有點口吃,但這些並沒有妨礙他把熱力學這門課講好。他把基本概念講得非常清楚,在那些重要而關鍵的地方,不厭其煩地重複講解,直到學生弄清為止。他上課時有參考用書,但從來不按書上的內容宣讀,他在兩三年之間給不同班次講熱力學,每年所舉的例子幾乎不重複,因此有時叫我們借看前一班同學的筆記。1948年我回國在清華任教,借住在葉先生家中,我才發現他備課非常認真,幾乎都是用熱力學最近發展方面的例子來作講課內容的,有點與國外高水平的教授講學相類似。雖然他回國后發表的研究論文不多,但他教課的過程,就是他吸收國外最近研究成果併發揮他自己見解的過程。至今我們這些老學生們談起來,仍覺得葉先生的獨創性的教育給我們留下的印象是很深刻的。
……
連續介質力學本來應該屬於物理學的範圍,與材料技術和工程能很好地銜接。朗道和粟弗席茲著的《理論物理教程》的第五卷便是這個內容。在我們當時物理系的正規課程計劃中沒有這一門課程。我們物理系的學生要在後來的工作中涉及彈性理論或流體力學,必須從頭學起。葉先生給我們開的「物性論」正好補充了上述不足,使我們後來在金屬的位錯和斷裂等力學性質的工作中有了起步的知識。譬如葉先生當時給我們講了臂梁的問題。我們在1976年便應用位錯理論計算了懸臂樑裂紋的應力強度因子。後來更發展到探討位錯在裂紋頂端范性區的分佈。
我於1935年在清華大學讀書時聽他講熱力學課,他給我留下了很深的印象。他不帶講稿,在黑板上寫的字和公式也不多,他話說得很慢,部分原因是他稍有些口吃。他慢慢地講解課的內容,斟酌著每一句話里每一個字,在講課的同時不斷地對他所講的物理問題仔細地分析和推敲,就像他也是和我們一樣初次接觸到這個問題,聽課的同學也自然地受到他的感染而跟著他一起思考。read.99csw.com當葉先生每次得出一個重要結論或導出一個重要的公式時,我們都有像是首次共同發現這些結果那樣的新鮮感,他的講解總是非常清楚並且重點突出,有時他站在窗前無言地思考一段時間,同學們也都鴉雀無聲地等待著。葉先生為我們「十級」同學開的課程特別多,按先後次序這些課是中級熱學、熱力學、理論力學和氣體分子運動理論,偏微分方程是熱力學課所用的最多的數學,但聽葉先生講熱力學並不使人覺得講了很多數學,相反,我關於偏微分方程的主要概念卻是從葉先生的熱力學講課中得來的,現在過去了40年,葉先生所講授的熱學和熱力學課程內容仍深刻地留在我腦子裡。在理論力學課上,葉先生曾經談到怎樣對待做習題的問題,他說拿到習題看了后想一下,先理解解決的問題,再經過考慮知道怎樣去解就行了,不必做很多的習題。我的理解也是如此,習題的作用只是幫助我們更深地理解課的內容,聽課並不是為了做習題,做難題更不必要。在生活中真正遇到的難題是實際科研中遇到的問題,這些問題可能需要一個月或半年才能獲得解決。相比之下,通常教科書中的所謂難題,只不過是一種計算遊戲而已。一個會考試或會做習題的人並不一定是一個好的物理學家,這是我在大學讀書時聽到葉先生和其他老師經常強調的話。實踐也證明這話完全是正確的。葉先生所講授的「分子運動論」是牛頓力學應用於氣體內分子運動的重要成果,英國人在這方面作出很多貢獻,他們自豪地稱氣體分子運動論為19世紀英國上空的彩雲。這類課,現在一般都是由理論物理教師講授的,而葉先生作為一個實驗物理教師,卻在講課中顯示出對理論有很深的修養,講得既生動又有啟發。他在講完一個課題后總是指給我們有關的參考,使我們感到像是被葉先生引進一個勝境之中,看到裏面很多美的東西,但是更美的東西還在更裏面。葉先生只是指點一下,要讓我們自己進去探求,這種啟發我們進一步追求真理的身教和引導,是葉先生教學思想中最寶貴的部分。
葉先生在我大二時教我們電磁學,大三時教過物理理論和氣體分子運動論。他講課注意講清基本的物理觀念,啟發學生自己思考,對學生的提問常常能夠因勢利導地使問題深入和變得更有意義,同時總是介紹合適的參考書給學生閱讀,記得在講氣體分子運動論時,他因我常常提出一些問題,就介紹我仔細閱讀boltzman的原著,他的這些指導使我在以後的工作中得益匪淺。
舊制的物理系不設統計物理課程。這門課當時是研究生的課題。葉先生考慮到長遠的需要給我們開了「分子運動論」課程。這門課也給我們離開學校之後學習統計物理打下基礎https://read.99csw.com。統計物理的知識對我們搞金屬這一行的人很有用,無論是合金、相變、缺陷、擴散和力學及物理性質,均需用到它。
第一次見葉老師是在葉家。出乎意料,葉老師不是我所想象的那樣是一位西裝革履的教授,而是一位身穿灰色長袍,腳上穿一雙布鞋,身材不高的和藹長者。說話有些口吃,一聽見我的訴說,就安慰我,說不要著急,你這點要求可以慢慢研究,當聽說我的數學、物理考得不好時,就鼓勵我說,聽說你的文史考得很好,如能學好文史,只要有決心,同樣也能學好數學、物理。他還舉例說學《史記》就要弄清為什麼司馬遷要用「志」、「本紀」、「列傳」這樣的體系框架來描寫這一段社會歷史的發展,司馬遷用了敘述代表人物的方式來反映這一時期的社會興衰盛亡的內涵,用「太史公曰」來總結評論某一人物在社會歷史發展的作用,讀史貴在融會貫通,弄懂它,不在於死背熟讀某些細節。學物理也是一樣,也是重在弄懂,不要死背公式,熟記定律,懂了自然就記得,會用心就肯定忘不了。所以,能學好歷史,同樣也能學好物理。他這場談話,使我學物理的信心倍增,而且也是從此以後,學習各種科學的指導方針。
劉廣均(清華大學物理系1952級畢業生):
自二進清華園以後的幾十年間,葉企孫除了扮演諸多社會角色外,更多的時間還是以傳道授業為主,以教師為本職工作,且深為學生所愛戴。
紀英楠(1950年清華大學物理系入校生):
胡玉和(清華大學物理系第十二級畢業生):
請聽聽在《一代師表葉企孫》一書中他的學生們對他的贊語——
胡寧(清華大學物理系第十級畢業生):
聽葉企孫先生親自授課是在三四年級。他為我們講熱力學、氣體分子運動論和統計物理。葉先生因患口吃講話很慢,但言辭簡練,重在引導學生理解物理概念,循序而進,真是循循善誘。他學問淵博,講課內容從容選擇,同一課程,同一原理,前後年級所講內容及例證皆不同,但異曲同工,都能使學生對物理規律有正確的理解,並在應用上有所啟發。從學習物理概念,辯證地理解物理規律,我從葉師處得益殊多,以至我後來從事教學和科研工作中,內涵地在效法葉師的思想方法,也使我在新中國學習毛主席的實踐論及矛盾論作為科學觀點和方法易於貫通,並聯繫實際。
1936年秋我考入清華大學物理系時葉老師的大名已如雷貫耳,聽人說他堅持原則,不講情面,不徇私情,厲害得很。1936年上熱力學第一課時,終於見到了這位偉大的人物了,中等身材,長方臉,口齒伶俐,偶爾有點口吃,臉上總是帶著笑容,看樣子卻是挺和氣的。他講課有幾個特點:1.難以理解的地方著重講,反覆討論或寫https://read.99csw.com出有關參考材料;易懂的地方一提而過或讓學生們自習;2.講解藝術高超,深入淺出,比喻恰當;3.聯繫實際,提高學生的動手能力,比如講到溫度計,他就提到溫度計的玻璃管,事先一定要進行老化過程,以及怎樣進行老化;4.批改作業及試卷時特別仔細,若學生證明某些公式不採用通常的方法而運算又簡潔時,就多加分,並記下這個學生的姓名,日後常約見談話鼓勵,進行個別指導。
我在大學時讀的熱力學課是葉先生教的,葉先生講課深入淺出,非常精闢,使我終生受益。葉先生平易近人,慈祥可親,關心同學就像關心自己的孩子一樣,使我們終生難忘。下面幾件事使我印象特別深。
錢偉長(清華大學物理系第七級畢業生):
葉老師口才不好,而且口吃,還帶有上海口音,但講課的邏輯性很強,層次分明,講物理概念的發展和形成過程特別深入,引人入勝。葉老師不論在學校的行政工作多麼繁忙,但每學期都要講一門課,我在4年中就聽過葉老師講的熱學和熱力學、光學、聲學和近代物理。他在其他班次還講過物理學、量子論、原子光譜學等課。在1939年春季我從北京到達昆明西南聯大時,葉老師因為要到重慶接任中央研究院總幹事,他把物理系二年級的熱力學講課任務交給了我,我在1933年聽過葉老師的熱力學的課,自以為學得不錯,滿口應承了下來,他同時也交給我有關五堂課的講課(葉已講過兩堂)筆記,以便接課方便。但在葉師離滇后,我仔細按葉師的筆記備課時,發現講的基本原理雖然還是熟知的熱力學的第一第二定律,但所引實例完全是有關金屬學的熱力學性質,這是我所始料不及的。我在1933年學熱力學時,所有的實例都是氣體定律方面的,如理想氣體定律、范德瓦耳斯方程、臨界狀態和氣體的熱力學函數等,這是反映了30年代前期,氣體狀態問題、蒸汽動力問題是當時工業中的熱點問題,所以,不論在物理系的熱力學、機械系的熱工學,還是化學系物理化學等中,都重點講氣體問題。但在30年代後期,由於第二次世界大戰的來臨,金屬學發展很快,金屬的熱力學性質有了長足的進展,雖然熱力學作為基本物理定理,沒有太大變化,但其應用重點業已轉到金屬學方面去了。葉老師博覽群書,他把金屬學學術期刊上的最新發展中利用熱力學定律的富有成效的部分,吸收入了講課。葉師這份不到十頁的講稿,對我教育很深,使我體會到做好一個大學教授很不容易,每年雖講同一門課,但應該隨著時代改變基本理論的應用範圍,使一門基礎課一定要跟上科學發展的時代步伐,經常閱讀大量有關科技的國際期刊,消化吸收到教材中去,才算盡了教授的講課責任。這使我一輩子有了講課的指導原則……