六十四、我劝天公重抖擞

鉴于五月份左右又要到美国去，孙元起在编写完文科学报之后，立即着手编写理科学报。

        如果说孙元起在第一期文科的《私立经世大学学报》编纂中，只是起到帮闲跑龙套作用的话，那么在第二期理工类的学报出版过程里，绝对是一等一的主力。从策划、选题、约稿，到审稿、修改、定稿，再到编目、清样、排版，无不事必躬亲。

        就说策划选题，除了邀请爱因斯坦为学报撰稿外，还鼓动学校各系学生就学习生活中所遇到的问题写成论文，比如物理系学生集体撰写的《略论水流速度与热力衰减之关系》，就是成蹊馆暖气架设过程中遇到的实际问题。保持各房间温度在一个稳定舒适的范围，热水的速度必须合适，否则浪费资源，还冷热不均，达不到理想的效果。同学们通过模拟实验和实际使用的情况，给出了水流速度与热力衰减之间的关系曲线，与实际测量拟合得很好。这就为以后整个校园暖气管道的铺设，奠定一个良好的理论基础。

        再比如化学系的《关于自来水有害物质分析方法之刍议》、电子系的《水力发电之直流交流利弊论》，都是出于同样的目的。

        相对于物理、化学、电子等三个系的集团作战，数学系就是八仙过海、各显神通了。张纯《中国古算之西式表述》、周达《关于几道微积分题目之新解法》、胡敦复《平直积分微分方程论》，都是根据自己兴趣写的，各有所长。

        如果说学生们的论文还显得有些稚嫩的话，那么iprt的两篇文章，足以奠定《私立经世大学学报》在中国、乃至东亚的领先地位：一篇是爱因斯坦、米列娃共同署名的《对相对论局限性之思考》，文中深入探究引力的本质，并注意到惯性质量与引力质量之间的关系，从某种角度说，已经推开广义相对论的一扇窗户。还有一篇，就是孙元起蓄谋已久的文章：《一种回旋粒子加速器的构想》。

        说到粒子加速器，普通人还有些陌生，但在实际生活中，它却是非常普及的。比如大屁股的电视机和电脑显示屏（即crt显示器）、x光设施，都是小型的粒子加速器。

        粒子加速器在二十世纪以来的科学研究中，更是不可或缺：它发现了绝大部分新的超铀元素，合成了上千种新的人工放射性核素，并凭借它，系统深入地研究了原子核的基本结构及其变化规律，促使原子核物理学迅速发展成熟；高能粒子加速器的发展，又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的数百种粒子，建立了粒子物理学。在工学、农学、医学各领域中，加速器被用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。尤其是近20多年来，加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域也得到广泛而重要的应用。

        事实上，孙元起在1900年公布所谓的“炼金术”，即用天然放射性元素放射出来的α射线轰击氮原子首次实现元素的人工转变以来，物理学家就认识到，要想进一步认识原子核结构及变化规律，必须用高速粒子来轰击原子核。然而天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特；天然的宇宙射线中粒子的能量虽然很高，但是粒子流极为微弱，比如能量为10的14次方电子伏特的粒子，平均每小时在一平米的面积上只降临一个，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，很难用于开展研究工作。因此为了实现有预期目标的实验研究，研制和建造粒子加速器就变得非常重要。

        科学家最初的设想，是利用直线加速器加速带电粒子，粒子沿着一条近于直线的轨道运动，并被逐级加速的。可是，当需要很高的能量时，加速器的直线距离会很长。用什么办法来大幅度地减小加速器的尺寸呢？在1930年，耶鲁大学的毕业生欧内斯特·劳伦斯在直线加速器谐振加速工作原理的启发下，提出了研制回旋加速器的建议。就是在回旋加速器里增加两个半圆形磁场，使带电粒子不再沿着直线运动，而沿着近似于平面螺旋线的轨道运动，这种改造使得加速器的电场不至于太长而导致电场能损失，也可以逐级谐振加速到很高的能量，而且加速器的尺寸也大大地缩减。凭借此项发明，劳伦斯获得了第39届诺贝尔物理学奖。

        孙元起在《一种回旋粒子加速器的构想》文中，就是提出这个极富设想的设计发明。

        除此之外，孙元起还承担了一项艰巨的任务，就是给这本理科学报写篇卷首语。在某种意义上讲，孙元起把这篇文字看得比学报中的任何一篇论文都重要。因为它既是学报未来一段时间的办刊宗旨，也是读者对于学报的最直接印象。是宣传鼓动，大喊“科学技术是第一生产力”的口号？还是介绍眼下世界上最新的科学进展，让读者与科学界同呼吸共命运？

        犹豫再三，孙元起决定写出自己最想做、一直在做、而又很难独立完成的愿望。

        于是，读者在别别扭扭地打开理科版《私立经世大学学报》的时候，会看到这样的题目：《中国自然科学研究的方向——与我国有志科技救国者商榷》。在篇中，孙元起用正统读书人非常鄙薄的白话文，郑重地写道：

        道光、咸丰以来，中国自然科学的全面落后，是显而易见的。随着西历进入了，这种差距不仅没有因为洋务运动的蓬勃发展而缩小、消失，而且越来越大。差距的愈拉愈大，关系的是国家兴亡、民族盛衰，读书求学者无不应该时刻铭记在心。

        有位学者说过，所有伟大的理论和思想，都是猜想出来的。根据已有的理论进行推理和论证，只能得出一些现有理论框架内的结论观点而已。我国中小学堂的学生，一般都是聪明过人，而且很少受到现有理论知识的束缚，加上他们年龄比欧美诸国学生大，比较成熟，没准儿真的能想出一些伟大的东西。然而这些伟大的东西，一时半会儿不能给国家民族带来效益，除了增加荣誉，与国家兴亡、民族盛衰关系不大。所以，我们应该更注重实用性的科学研究。

        当然，仅凭中国现有为数不多的自然科学研究者，想在自然科学领域全面开花、全面赶超，无疑是痴人说梦。可取的方法是，在一个或几个窄小的点上进行精深的研究，进而突破，通过以点带面，拉动自然科学研究水平的提高，实现全面发展。

        本人虽然不才，但在西方游学多年，略有见闻。今日在此，不揣简陋，提出中国自然科学研究亟需关注的三个方向，与我国有志科技救国者商榷。如有可取，还望大家共同为此努力！

        首先是与农业增产增收有关的科学研究。中国自古为农业大国，从事农业劳动的人口也是世界上最多的，然而四万万国民每日辛苦劳作，却仍然挣扎于食不果腹、衣不蔽体的境地。有志之士无不痛心！学以致用，故而与农业增产增收有关的科学研究，是科学家关心的第一要务。在这里提醒诸君，请不要以为种地之术，国人已有数千年经验，就轻易视之。要知道，单单是作物想获得大丰收，就要涉及到生态学、水利工程、遗传育种、水土保持与荒漠化防治、病虫害防治、农业机械、农药学、土壤学、植物营养学等诸多学科，足以使无数学者一生为之殚精竭虑。何况此外还有畜牧、养殖、捕捞、制茶、果树等门类？

        二是与工业体系建立有关的科学研究。自洋务运动在大江南北展开以后，我国的工业体系已经初步得以建立，在煤矿开采、钢铁冶炼等方面取得一定成绩。但从整体来看，还显得非常薄弱，尤其在地质学、矿产勘探、采矿工程、安全技术、金属冶金、材料加工、机械制造等方面，远远落后于西方各国。一个完整而健康的工业体系，必须由坚固而丰富的科学知识予以支撑，以积极的研究探索作为导向，才能保证持续发展下去。只顾着从外国引进、移植，只能算是鹦鹉学舌，终究不能独立。

        三是与军事战争有关的科学研究。农业增产增收、工业体系建立，若无足够的武力予以保障，纵然获得大成就，也不过是俎上鱼肉，任人宰割罢了。所以与军事战争有关的科学研究，历来是各国科学家研究的重点。研究先进高效的枪械、武器装备，更是重中之重。在中国工业体系还没有完全建立的时候，研究军工产品，类似缘木求鱼。不过，我们可以另辟蹊径，研究一种或数种具有战略威慑意义的超级武器。这种超级武器，具有普通武器所没有的强大杀伤力，比如，使用一次可以消灭成千上万名敌人，使之闻风丧胆，不敢来犯，达到不战而屈人之兵的目的。

        经世大学，作为是一所以经世致用、强国利民为宗旨，以培养学术科研人才及其他学堂教学师资、企事业技术力量为中心的综合性大学，有志于在此三方面中，做出自己的贡献。希望广大读者，与我们互相切磋，共同进步，进而达到祖国形势、人民富强的目的。

        后世很多科学技术史的研究学者认为，这篇文章的发表，标志着这位杰出的物理学大师的研究兴趣发生重大转变，从理论研究转为实用技术。自此，中国物理学的发展走向了一个新的阶段！


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