上海交大与中国近现代物理

　　自1896年(清光绪二十二年)上海交通大学(原南洋公学)建校以来，物理教育就始终贯穿在学校的发展过程中。1900年学校在中院辟格致室，内置理化仪器、博物标本等供学生试验之用；1902年迁理化仪器于另一室，改为理化室；1903年迁物理仪器于上院，称物理室；1906年扩大规模，改称物理实验室，是上海交通大学最早创建的实验室之一；至1928年(民国17年秋)，交大设立了物理系。1930年9月，学校又将数、理、化3系扩充成立科学学院(1938年改名为理学院)，裘维裕教授出任首任院长兼物理系主任。1952年院系调整，停办物理系，但保留了物理教研室。1978年，物理系重建后一直发展至今。可以说，上海交大见证了中国近代物理的发展历程，也培育了一批又一批品学兼优的人才。

　　目前，物理系拥有1个物理学博士后流动站、2个1级学科博士点；在“应用物理学”和“光信息科学与技术”两个专业招收本科生。拥有教师总数91人，其中中科院院士2名，教授38名，教师中拥有博士学位者62名；有“长江学者奖励计划”特聘教授4名、国家杰出青年科学基金获得者4名。

　　钱学森、王安的老师———裘维裕

　　1938级学生刘其昶

　　裘维裕先生在交通大学执教物理20余年，桃李遍天下，其中有不少人是著名学者，如钱学森、曹鹤荪、钱钟韩、吴大榕、张煦、张钟俊以及在国外的自动控制专家朱兰成、电脑专家王安、节能和电照明专家陈铺等。

　　1938年我刚进交大读书时，裘先生是当时国内第一流知名教授，但是他却给一年级新学生上最基本的物理课，而且要求特别严格，同学们都感到有些畏惧。但说也奇怪，一年级学生只要听过他一两个月的课，做过他所布置的一两次数以百计的习题，经过他一两次测验，简直都会产生“茅塞顿开”和“豁然开朗”的愉快心情，甚至忘记了不久前还在拼搏着做习题的疲劳和苦恼。记得有一个力学习题：一个滑块从斜面体上滑下，求其加速度的大小和方向。做了几天也未做出，原因是这个斜面体本身也在地面上滑动，在中学物理中未遇到类似题目，以致无从下手。后来做出了就感到特别高兴，从而对自由体的受力分析的一些模糊概念也得到了纠正。

　　物理课习题有很大特色，每章学完后均有大量的数以百计的习题，既有理论推导习题，又有联系实际的计算题，但其编排由浅入深，循序渐进，颇有“引人入胜”之妙用。习题开始的二三十道是容易做的，以后的愈来愈难，简直不知道如何下手。但是，同学们通过努力钻研和相互切磋以及辅导老师的指点，最后都能完成作业，培养了解难题的能力。每次发下习题，同学们经常要精疲力尽地做到深夜，几个星期才能完成。习题完成后，同学们的心情是“不以为苦，反以为乐”。由于这些习题具有“引人入胜”的妙用，同学们都产生了“更上一层楼”的愉快感觉，体会到这些习题正是一个个的台阶，这些台阶必须有一定数量，少了是不行的，台阶过大亦会使人上不去。物理课的期中和期末考试都分为理论分析题和计算题两次进行，以考核学生的理论分析能力和应用计算能力。

　　交通大学一年级学生，通过裘维裕先生物理课的循循善诱和严格要求，培养了理工科知识的自学能力和独立思考能力，出现了“初登知识殿堂”的良好感觉，从而使学习后继专业基础课和专业课更加自觉和努力。同学们不仅学到了物理课的知识，而且更重要的是受到了裘先生“治学之道”的熏陶，打下了可以说是一辈子“取之不尽，用之不竭”的扎实基础。此外，裘先生的物理课密切联系高等数学的应用，使同学们惊奇地发现高等数学并不是纸上谈兵而是一种能解决科学技术问题的锐利武器，大大开了眼界。还有，他的物理课也锻炼了同学们听英语讲课，用英文记笔记、做习题、写报告和答卷等能力，这对一个刚进大学不久的青年来说也是一个不小的飞跃。裘维裕先生是当时几十年中代表交通大学传统“基础厚”的一位杰出典范。

　　全英文讲授的“霸王课”

　　在20年代初期，上海交大借鉴美国麻省理工学院等校的教学经验，进行教学改革，对基础课程作了重大调整。把原一学年的物理课程改为二年，并且把理论讲授和实验分开设课，加强了实践，为老交大传统“基础厚”奠定了基础。裘维裕、周铭、赵富鑫等有名望、有学识的教授都亲临了第一线担任理论讲授或指导实验，取代了外籍教师。

　　为了适应教学改革的需要，裘维裕、赵富鑫教授自编英文的《大学物理纲要》(AnOutlineofCollegePhysics)，不再采用美国的Daff：Physics。老师讲课全用英文，根据纲要，提纲擎领，重点讲授，课后学生必须阅读参考书，消化所讲的内容，并从中汲取更多的知识。在教学方法上，他们认为“不仅仅要使学生理解基本上的知识，会做习题，记住公式”，而要学生“能学会分析、综合、归纳、演绎、概括、判断、推理和论证等等科学逻辑思维能力，扩大自己的思想认识领域，培养独立思考能力，亦即举一反三，触类旁通，手脑并用，能够解决新的实际问题”。由此，要求学生在平时多做练习，认真做好实验，养成良好的作用。

　　交大对学生实行严格要求，严格考核。物理课每月要小考两次，一次是考核理论，掌握情况，另一次是考核计算、分析问题的能力。每学期还有期中考试和期末考试。这样，两年的物理教学中共有大、小考试28次。如此频繁的考核，其目的在督促学生认真学习，切忌怠惰。试题有易有难，如果学生死记定理和公式者，很难通过。考题内容之多，也是少有的。尽管已有充分准备，但拿到考卷手不停笔地书写答案，往往到下课铃响也不一定会能答完，所以很难得到八、九十分的。当时学生的成绩是按学生的实际考分开平方根后乘10的公式计算的，即考上36分的话，他的成绩可算及格。因此极少数聪明睿智过人的学生能脱颖而出。

　　在物理教学中，除注重理论讲授外，也重视实验。物理实验课约占全部物理教学时间的20%。每学期约做14-15个实验，两年中共做55个实验。教师对学生做实验的要求极为严格，学生做实验一般都要经过三个步骤：预习、实作、写实验报告。在实验前按照实验讲义内所指定的参考书及问题，做一个预习报告，将实验中所包含的理论问题作详细研究，在专印的数据纸上画好数据表格，预习报告在做实验前写好交给老师审阅，实验必须在教师教授和助教指导下，按照要求程序进行，一般实验在3小时内完成，做毕实验后，必须整理好仪器将实验结果呈老师审阅，不合要求的须要重做。实验后要写详细的实验报告，内容一般包括实验进行情况、计算结果、各种图表曲线以及讨论与结论。报告要求完善、准确、精工绘图、字迹工整，不符合上述要求的即退回重做，实验报告一律用英文书写。因此，当时交大学生中撰写的实验报告，洋洋洒洒长达十来页或数十页，犹如一篇篇小论文，这些实验报告还可为出国留学时作参考成绩。裘维裕、周铭、赵富鑫等教授为物理教学的“基础厚、要求严、重实践”的老交大传统奠定了基础，学生们经“魔鬼式”的严格训练，把物理课程戏称为“霸王课”。

　　匡定波———

　　为“风云”气象卫星点“睛”

　　中央电视台每天新闻联播后的天气预报收视率高，观众看到的这些天气状况就是从“风云”气象卫星多通道扫描辐射计上获取红外、水汽及可见光图像的。我国成功发射了“风云一号”、“风云二号”两系列气象卫星，这两系列卫星的红外遥感仪器具有国际公认先进水平。设备中非常重要的部件红外扫描辐射计说得形象些，就是卫星的“眼睛”。匡定波和他的同事们就是给“风云”气象卫星安“眼睛”的人。

　　匡定波，中国科学院院士，红外与遥感技术专家。1952年毕业于上海交通大学物理系，1962年进入上海技术物理研究所任研究员。1991年当选为中国科学院学部委员。

　　说起这对宝贝的“眼睛”，院士的笑容不由得泛了上来，他介绍说：“美国NOAA卫星的扫描计是6通道的，而‘风云一号’02批卫星有10个通道，获取信息能力更强，而且图片星下点分辨可以保持在1.1公里。”

　　叶军———

　　诺贝尔物理奖背后的交大校友

　　2005年10月，诺贝尔物理学奖颁给了三位研究光的理论和应用的科学家。其中德国的汉斯和美国的霍尔研究的都是光梳技术，利用该技术，可以造出比原子钟精确一百倍的光钟。霍尔和他的合作者解决了实现光梳技术的关键性难题，叶军，就是在这一工作中起了关键作用的合作者。美国科学院院士、加州大学伯克利分校教授沈元壤说：“光梳技术的突破是一个诺贝尔奖级的工作，叶军是非常优秀的世界级物理学家，是该领域最前沿的领军人物。”

　　1989年在上海交通大学获得应用物理学学士学位后，叶军于1991年在美国新墨西哥大学获得物理学硕士学位，1997年在科罗拉多大学获得物理学博士学位，导师正是霍尔。他目前是美国天体物理联合实验室(JILA)研究员、美国国家标准和技术研究院院士、美国科罗拉多大学物理系副教授。

　　2005年12月21日，叶军回到母校上海交通大学，与学子畅谈科学、人生。

　　“30多岁和40多岁是一个人做研究的最好阶段，也是事业起步的阶段。”叶军说，最开始可能会比较穷，但应该静下心来做事，做自己喜欢的研究工作。研究就是探索，是做别人没有做过的事。选择研究题目时应该仔细想想自己能做什么？自己的优势在哪里？在10年或20年中可能会做什么样的突破，在国际科学界将处在一个什么样的位置。

　　对于国内某些有什么设备就做什么研究的现象，叶军表示反对。他说，应该在提出物理概念或物理实验后才决定买什么仪器、设备，而不是买了仪器或设备后才去想要做什么实验，不应该围着仪器转，做仪器的奴隶。

　　他还说，要做出好的研究工作，需要在实验室里呆上4到5年的时间，做大的实验、难的实验，时间短了很难做出突破性的工作。叶军每天要在实验室呆上5个小时。当有人问他，从事研究以来放弃了什么最可惜时，他回答说：从前我很喜欢旅游，但现在放弃了，我现在最喜欢的就是静静地在实验室里，思考和解决问题。

　　郑杰———

　　让上海电话号码升为八位

　　上海城市发展历程的一个缩影和见证就是她的电话普及率。八十年代“打电话难，装电话难”曾经困扰着人们，通信瓶颈问题严重制约着城市的发展，电话网亟需扩容。

　　郑杰，上海交通大学物理系1984年毕业的本科生，现任上海移动通信有限责任公司党委书记、董事长，全国青年科技标兵、第四届上海市信息化专家委员会委员。郑杰从上海交大毕业后不久，就以技术骨干的身份参与了上海电话6位升7位的工程。当时电话网的制式十分复杂，既有国产纵横制模拟交换机也有引进的程控数字交换机，在引进设备中也有两个国家的制式。如何实现统一升位是一个十分复杂的难题，他努力钻研程控交换技术，创造了“替代法”，顺利解决了F150程控交换机的升位问题，为上海电话网的第一次升位打好了基础。

　　此后，郑杰与同事们又承担了上海电话网升八位工程的科研攻关和升位工程的组织实施，克服了一个个技术难题，升位改造工程一举成功，使上海成为继巴黎、伦敦、香港之后的第四个实行电话号码八位制的城市。这也使郑杰成为当时上海邮电系统最年轻的高级工程师、总工程师。

　　中国青少年科技创新奖获得者陈洸

　　2005年,物理系博士生陈洸接连获得各种荣誉：共青团中央颁发的“全国优秀团员”、上海市“科技创新市长奖”、“第二届中国青少年科技创新奖”。

　　硕士期间，在导师曹庄琪教授和长江学者窦晓鸣教授的指导下，陈洸撰写的一篇论文引起了专家的高度重视，获邀在著名的国际光学工程学会SPIE2000国际大会上作特邀报告，一个低年级的硕士生能享此殊荣极为难得。

　　博士阶段中，他的研究课题是光生化传感器。他提出了一种崭新的传感器机构，极大地突破了以往各种光生化传感器灵敏度的局限，报道该成果的论文再次得到了国内外专家的重视。2002年10月，他又一次受邀在国际光学工程学会SPIE2002上作报告，向国际同行介绍研究成果。

　　2002年底，通过一次偶然的试验，他发现结合特殊设计的加长棱镜以及其底面上特殊设计的纳米光学薄膜，就可以利用加长棱镜中的衰减全反射曲线来实现对激光光束偏振特性的操纵。由此出发，他提出了这种设计的两种应用，在导师的指导下完成了原型器件开发，并申请了五项国家发明专利。该研究成果因为设计新颖、原理独到，备受专家好评。一年时间里，该项目先后获得了上海市大学生发明专利一等奖、上海市高校学生发明创造“三枪杯”，以及全国大学生挑战杯课外科技作品竞赛全国二等奖等佳绩。

　　学生对于物理教学的评价

　　●面上的评价：软件学院的郑举育等同学说：几乎所有的老师都采用多媒体教学。一定量的板书再加上丰富的声音、图形图像、视频等，使得教学更加深入人心。另外，每一章节还安排了大量的演示实验，大大激发了同学们的学习兴趣和学习热情。我觉得交大物理课有一个很好的创举是，实行教师的优化组合，全面公布教师信息，让所有同学进行网上选课。这一点让我们可以更好地根据自己的时间安排、性格爱好选择最适合自己的上课老师，这样让授课效果达到最佳……

　　黄均伟等同学说：俗话说得好，“学以致用”，学习的过程是艰辛的，但是每当发现物理课的价值之时，每每让我欣喜若狂。每当别人在为电工考试而加班时，以前学过的知识便是我道路上的开山之斧、指路明灯。在此方面的件件小事来说，用“受益匪浅”这个词来概括是再恰当不过的了。

　　●UM试点班学生的评价

　　机械与动力工程学院的方鑫同学说：英语与物理的完善结合，使人们仿佛置身于伯克利大学的讲堂，袁笃平教授三尺讲台上的挥洒激昂、精装的课本、内容的深入浅出、课余实验的丰富多彩，让每一个同学都领略物理的无穷魅力，受益匪浅……

　　●文科学生的评价

　　人文与社会科学学院的陈颖杰同学说：其实当初得知自己要学物理时，很是惊讶，我们这些搞艺术设计的学物理有什么用？在上了几节课后，我的兴趣就不知不觉地来了。原以为上物理课的老师肯定是严肃地站在黑板前，前一句现象，后一句公式，又沉闷又死板，但是，我所上的课完全不是这样的，上课时经常会联系联系现实，言语间也满是轻松和幽默，心想：这才是我想要的课堂啊！……●学生对《大学物理拓展与应用》试点教学的评价

　　电子信息与电气工程学院的唐颖聪同学说：(它)是自进入大学以来最令我满意的一门课程，能从更高、更宽广的视野来了解物理学的各个分支领域的理论成就、发展历程和现实应用，这样的课程比较符合我对于一门以框架性介绍为目的的课程的理想。

　　朱诚实同学说：有茅塞顿开之感！我觉得学习这门课程最大的收获不是学到了教学大纲之外的一些知识，而是认识到物理独特的美———物理现象神奇的美、物理理论体系广博的美、物理研究方法严谨的美、物理知识应用巧妙的美。