民国科技史之中国近代物理学的发展

中国近代物理学的发展
　　（一）中国物理学会的建立与发展
　　１９世纪末，χ射线的发现、电子的发现和放射性的发现，使经典物理学陷入了 危机 ，也孕育着物理学的革命；１９００年由普朗克提出了量子假说，发展成量子力学；１９０５年爱因斯坦创建了相对论，形成了现代物理学的两大支柱。而这一时期的中国社会经历重大变革，中国近代物理学进入草创时期。
　　经典物理学的传入始于明末，至清中叶已有较系统深入的著作翻译成中文出版，例如：１８５９年出版（１８６６年重刻印行）《重学》，这是我国翻译出版的第一部较系统的力学著作。１８７４年翻译出版了《声学》，介绍了西方声学理论。１８７６年翻译出版了《光学》，首次向我国介绍了波动光学原理。１８７９年翻译出版了《电学》，介绍了１９世纪６０年代以前的电学成就。１８９９年翻译出版了《通物电光》，第一次把χ光的发现及应用介绍到中国。１９００年翻译出版了日本人饭盛挺造编写的《物理学》，这是我国出版的第一本物理学 教材的中文译本。１９０３年，清政府的 癸卯学制 开始将物理等课程列入基础教育及师范教育的教学计划。经典物理学开始成为我国基础教育的重要组成部分。
　　中国近代物理学的创建是自留学生归国开始的。李复几（１８８５- ？）是我国第一个获得物理学博士的物理学家。１９０６年，他在德国物理学家、大气中氡的发现者凯瑟尔（Ｈ？Ｋａｙｓｅｒ）指导下，从事光谱学研究。博士论文的题目是《关于勒纳的碱金属光谱理论的分光镜实验研究》。文中论断，诺贝尔奖获得者勒纳（Ｐ？Ｌｅｎａｒｄ）的理论 是不正确的.１９０７年，何育杰（１８８２- １９３９年）在英国曼彻斯特大学获硕士学位，１９０９年归国，任京师大学堂格致科（下分物理、化学等６目）任教习。１９１２年京师大学堂改为北京大学，格致科改为理科，他任物理门教授。他曾被誉为中国 最早而最好的物理大师 ①。１９０５年，夏元瑮（１８８４- １９４４年）赴美留学。他曾就学于普朗克和实验物理学家鲁本斯。回国后在北京大学任教。１９２８年任北平大学文理学院院长。１９１４年，梅贻琦在马萨诸塞州伍斯特工业学院毕业，１９１５年回国，任清华大学物理教授。１９１４年张贻惠归国，在北高师教物理。１９１８年胡刚复获哈佛大学博士学位，同年任南京高等师范学堂物理教授。他们成为我国近代物理学的第一批开路先锋。
　　１９１８年，北京大学建立了我国第一个物理系，系主任即何育杰。１９２０年，颜任光辞去芝加哥大学物理讲师的职务，回国后在北京大学任系主任。
　　他和丁燮（西）林、李书华一道，首先在北京大学创设物理实验课。从此，中国学生才开始得到理论与实验的培训。
　　①　　 《新北京指南》第 2编，撷华书局 1914 年版。
　　自１９１９年后，出国学习物理学的人渐增，他们掌握了近代物理学的知识和研究方法，取得了不少令人瞩目的成就。中国人已经步入了近代物理学的领域。１９２３年叶企荪在哈佛大学研究了高压对铁族元素磁化率的影响，他使压力增至１２００个大气压，观察到一些前人未见到过的现象。在此之前，１９２１年测定普朗克常量，得到ｈ＝（６。５５６±u65296X. ００９）×u65297X０－２７尔格秒，国际采用此值达１６年之久。１９２４年至１９２６年，吴有训在美国芝加哥大学从事χ射线散射研究，进一步证实和完善了康普顿效应。１９２７年王守竞第一次把量子力学应用于分子运动的研究，取得了国际公认的结果，他被称为 中国物理俊才.周培源、赵忠尧、何增禄在加利福尼亚学习期间，也取得了杰出的成就，被加利福尼亚工学院院长、诺贝尔奖金获得者密立根教授誉为 加利福尼亚的中国三杰.１９２６年清华大学设立物理系，叶企荪教授筹建并主持物理系工作。他先后聘请萨本栋（１９２６年）、吴有训（１９２８年）、周培源（１９２９年）、赵忠尧（１９３２年）为教授。这些杰出的物理学家亲自擘划课程、筹备实验、添置仪器，推动了中国近代物理学的教学工作，培养了一大批国内外著名的物理学家，曾获得 我国物理学界之栋梁多出于清华大学的美誉。
　　随着我国物理学人才的与年俱增，已经有条件在国内开展近代物理学的研究工作。１９２７年，燕京大学物理科开始招收研究生。次年，北京大学物理系修建研究室；１９２８年１１月，中央研究院物理研究所成立；１９２９年，北平研究院物理研究所成立，曾任北京大学代理校长的李书华教授出任所长。１９３０年，北平研究院设镭学研究所，由法国国家科学博士严济慈任所长。
　　到１９３１年前后，设立物理系的高等院校已有２７所大学：北京大学、清华大学、交通大学、北平师范大学、北洋大学、燕京大学、南开大学、中央大学、金陵大学、大同大学、浙江大学、中山大学、厦门大学、四川大学、云南大学、光华大学、东北大学、辅仁大　　　　学、中法大学、金陵女子文理学院、大厦大学、武汉大学、岭南大学、福建协和大学、华西协和等。
　　中央研究院物理研究所也已初具规模，建立了７个研究室：物性研究室、光学研究室、χ射线及高压研究室、色谱分析研究室、大地物理研究室、大气物理研究室、无线电研究室。研究人员除所长丁西林外，还有杨肇燫、胡刚复、陈茂康、施汝为等１０多位专家。
　　北平研究院物理所的研究工作也有开展。设有光摄谱仪实验室、显微光度计实验室、分光镜实验室、地文实验室、高真空实验室、电学实验室等。
　　研究人员除严济慈外，还有饶毓泰、朱广才、钟盛标、钱临照、鲁若愚等。
　　当时全国物理学工作者的总人数约在３００人左右①，是一支并不算弱的队伍。
　　由于物理学界同仁的努力，近代物理学的研究也结出硕果。１９３０年，吴有训在清华大学作χ散射研究，他将在国内获得的成果写成《论χ射线被单原子气体散射的总散射强度》一文，在英国《自然》杂志发表，打响了国内近代物理研究的第一炮。同年，余瑞璜在χ射线实验室中制成国内第一只盖革计数器，距盖革发表有关论文只有一年。他用这只计数器测量了铅对镭的γ射线的吸收系数，发展了氩的χ射线吸收和散射系数作为波长的函数的公式，这一成就受到康普顿的重视。
　　１９３１年，国际联盟派了４位教育专家来中国考察，其中一位是法国物理学家保罗？郎之万（Ｐａｕｅ　　Ｌａｎｇｅｖｉｎ）。就在一次欢迎的宴会上，他建议中国物理学工作者应联合起来成立中国物理学会，加入国际纯粹物理和应用物理学协会，以加强国内外的学术交流。这一建议立即得到北平物理学界的响应，成立了中国物理学会的筹备组织，推选清华大学校长梅贻琦为筹备主任。
　　中国物理学会于１９３２年８月２２日正式成立。
　　①　　 童振藻：《浙民衣食住问题之研究》，木砚斋 1931 年版，第 28-31页。
　　中国物理学会成立大会暨第一次年会在清华大学召开。大会通过了会章，产生理事会。李书华当选为第一任会长，副会长叶企荪，秘书吴有训，会计萨本栋。理事会下设三个专门组织：学报委员会、物理学名词审查委员会、物理教学委员会。学会还规定会长（理事长）、副会长（副理事长）、秘书长和会计四人为当然评议委员，另选王守竞、严济慈、胡刚复、张贻惠、丁西林共９人组成评议会，选举李书华、梅贻琦、夏元瑮、颜任光、丁西林为董事。
　　第一届年会到会１９人，宣读论文１０篇，年会主席梅贻琦。会后不久，普通会员发展到８８人，机关会员１４个，聘请法国物理学家郎之万为名誉会员。１２月，学会秘书长吴有训致函国际纯粹物理和应用物理联合会，以中国物理学会名义申请加入该会。１９３３年１月，申请被批准。
　　１９３３年春，日军入侵古北口，威胁到北平的安全。北平研究院物理研究所的一部分迁至上海，恰好清华大学的部分教员也在上海。第二届年会就于８月２日在上海交通大学举行。赵元任、吴有训作为物理学会代表已出席１９３３年６月召开的国际物理联合会会议，并参加该会议的符号、单位及名称委员会。这次年会宣读论文３３篇。
　　１９３４年８月，第３次年会在南京金陵大学召开。学会推举王守竞参加国际物理联合会会议。
　　１９３５年９月，第４次年会在山东大学召开。会议宣读论文４２篇，选举叶企荪为会长，梅贻琦为副会长。会议还决定聘请法　　　　　　　　国物理学家法布里（Ｃ？Ｆａｂｒｙ）为中国物理学会会员。
　　１９３６年８月，第５次年会在清华大学和燕京大学举行，会议宣读论文４８篇。选举吴有训为下一届会长，丁西林为副会长。这是抗日战争前最后一次年会。
　　这一时期的主要工作有如下几项：决定创立《中国物理学报》；主编严济慈和丁西林。后改由王竹溪、顾功叙负责。１９３３年１０月第１期《中国物理学报》用英、法、德三种文字出版，文前附中文摘要。自１９３３年至１９３５年出版了第１卷１、２、３期，１９３６年出版第２卷第１期。１９３２年，物理学会推举萨本栋、严济慈、王守竞、饶毓泰、张贻惠为译名委员会委员，他们和数理学会推举的叶企荪、吴有训曾在北京多次开会，研究有关物理译名问题。
　　到１９３３年夏，物理名词审查委员会在上海开始第一次审订物理学名词工作，参加的有何育杰、周昌寿、吴有训、严济慈等。１９３４年，由国立编译馆出版了经审查委员会审定和通过的《物理学名词》一书。这部书共审定物理术语５千余则，流行很广，对物理学在中国的发展有相当的贡献。这一年中国物理学会就度量衡和大、小数命名法提出建议，主张采用万国公制，淘汰公尺、公升、公斤等名称。当时《东方杂志》出版专号，刊载对这一问题的论争和意见。最终物理学会的建议得到物理学界的赞同。抗战前的一段时间里，每年都有国际知名学者来华访问。１９３３年１１月马志尼来中国访问；１９３４年，美国物理化学家朗谬尔（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）来中国讲学；１９３５年，物理学家狄拉克来华访问并讲学；１９３７年５月，物理学家波尔来华访问。
　　七七 事变后，华北、华东、华南、中南等地的大学及研究机关内迁。
　　北京大学、清华大学、南开大学迁到昆明，合成了西南联合大学；中央大学迁至重庆沙坪坝；武汉大学迁至乐山；中央研　　　　　　究院物理研究所经香港迁至昆明，又迁到桂林，最后迁到重庆的北碚。北平研究院物理研究所迁至昆明的黑龙潭。浙江大学在校长竺可桢和教务长胡刚复带领下，自杭州出发，历经江西、广西至贵州遵义、湄潭，跋涉５０００里，历时两年零五个月。
　　在抗日战争的烽火中，一些物理学工作者和青年学生毅然投身于抗日前线，参加抗日战争。他们有的进入解放区，有的留在敌后制造武器、弹药，特别值得提到的是叶企荪，他辞去清华大学理学院院长的职务，也放弃了出国研究工作一年的机会，带领他的学生钱伟长、熊大缜等人，为游击队制造炸药、无线电收发报机。１９３８年，他任西南联大特种研究所所长。这期间仍著文介绍冀中抗日根据地的斗争情况，号召大学生和知识分子投身抗战的前线。
　　１９３９年９月，中断了两年的中国物理学会第７次年会在昆明云南大学举行，与会者５０人，提交论文２６篇。年会还决定了下一届学报由吴大猷、赵忠尧任 编辑经理.在中断二年后，学报出版了３卷第２期，但至１９４０年第４卷第１期出版后，便因太平洋战争的影响再次停刊。经过了颠沛流离的生活，中国物理学工作者们又顽强地开始了研究活动。艰苦的战争环境是动荡不安的，但只要稍作安顿，他们就坚持开展教学和研究活动。由于受到交通的阻隔，在后方各地的物理学工作者不能集中开会，１９４２、１９４３、１９４４年３次年会只能分散在昆明、重庆、成都、陕西城固、贵州湄潭、桂林６地举行。１９４２年恰逢牛顿诞生３００周年纪念，物理学会在重庆和贵州举行了纪念会。１９４４年５月，停刊近四年的《物理学报》在成都出版了５卷第１期，１２月出版了第２期。中国物理学会的４５次和４７次理事会通过聘请Ｃ？Ｖ？拉曼、Ｒ？Ａ？密立根、Ｋ？Ｔ？康普顿、Ａ？Ｈ？康普顿、Ｐ？Ａ？Ｍ　　　　　　　？狄拉克、Ｐ？Ｍ？Ｓ？布拉凯特、Ｗ？Ｌ？布拉格为名誉会员。
　　抗战胜利后，中央研究院物理研究所自重庆迁回上海，北平研究院物理所自昆明迁回北平，镭学所迁往上海，１９４６年后各单位的工作相继展开。是年元月１５日，中国物理学会于昆明发表关于原子能问题意见书，建议联合国组织中设立原子能委员会，以保证原子能的应用为和平目的而发展。中国物理学会第１３次年会选举叶企荪、萨本栋为正副理事长。
　　１９４７年９月，物理学名词审查委员会在上海交通大学召开会议，重新审查并增订物理学名词１０００则。１０月，在南京、北平两地分别举行第１４次年会，裘维裕报告了名词审订工作；通过教育部高教司交议厘订大学物理教程案等５项议案。
　　中国物理学会与有关单位联合推举吴有训、施汝为、严济慈、吴大猷等组成国际物理联合会中国委员会。战后拟将参加国际物理联合会。
　　１９４８年，中央研究院评议会选出院士８１人，其中当选的物理学家有：吴大猷、吴有训、李书华、叶企孙、赵忠尧、严济慈、饶毓泰、萨本栋。
　　４月，中国物理学会理事会决定聘请法国约里奥？居里（Ｊｏｌｉｏｔ－Ｃｕｒｉｅ）
　　和卡巴纳（Ｊ？Ｃａｂａｎｎｅｓ）为名誉会员。
　　第１５次年会在南京、北平、武昌和广州分别举行。
　　１９４９年７月，中国物理学会理事会决议组织中国物理学论文编目委员会，由钱伟长任主任委员。这是由于 中国过去三、四十年物理论文多数都登载在国外的杂志上，很难完全查到所有中国物理学论文文献。……同时又为了肯定过去中国物理学工　　　　　　作者的一定的成绩 ①。
　　①　　 胡朴安：《中华全国风俗志》下编，河北人民出版社 1986 年标点本，第 372-373页。
　　１９４９年１１月６日，第１６次年会在上海中央研究院礼堂举行，到会会员２００人。本届正副理事长为严济慈、饶毓泰。会议聘请苏联瓦维■夫、约飞和斯柯伯尔琴为名誉会员。从此中国物理学会进入了一个新的时期。
　　（二）近代物理研究的进展
　　近代物理学革命始于１８９５年伦琴发现χ射线。１８９８年中国的某些报刊已登载了介绍这一发现的文章，１８９９年江南制造局翻译出版了《通物电光》，译者解释说： 爱克司光即华文代数式中所用之天字也，今因用' 天光' 二字，文义大晦，故译' 通物电光'. 这大概是清末最迅速传播到中国的一项物理学发现。
　　１９０９年胡刚复（１８９２- １９６６年）留学哈佛大学，后来在该校杰斐逊（Ｊｅｆｆｅｒｓｏｎ）物理实验室从事χ射线的研究。１９１８年，他在美国物理学会纽约会议上宣读论文，题目是《在χ射线频谱中测定金属光电子的最大发射速度的一些初步结果》，他利用χ射线分光计，对金属物质的临界吸收频率、临界电频率和某个χ射线系有关的最高特征辐射频率作了较精确的测量。后来，他又进一步探讨了化学元素的χ射线吸收频率的特征，与杜安教授（Ｗ。Ｄｕａｎｅ１８７２- １９３５年）共同发表了一系列研究论文。胡刚复应是我国近代最早研究χ射线的学者。他回国后曾任中央大学自然科学院院长、中央研究院物理研究所研究员等职。他为创办许多大学的物理系、理学院付出了心血，培育了像吴有训、严济慈、赵忠尧、何曾禄等杰出的物理学家。
　　χ射线发现后，成为近代物理学特别是作为物质结晶分析方面的有力工具。１９２３年，吴有训（１８９７- １９７７年）和康普顿一起从事χ射线散射光谱的研究。他以一系列杰出的实验研究，证实了康普顿效应。康普顿和阿利逊（Ｓ？Ｋ？Ａｌｌｉｓｏｎ）在所著《χ射线的理论及实验》（１９２６年）一书中高度评价了吴的工作，全书引用吴有训的工作达１９处之多。吴有训回国后，积极开展χ射线的研究。１９３０年，他将在清华大学的研究成果写成论文：《论射线被单原子气体散射的总散射强度》，寄英国《自然》杂志发表，开创了国内近代物理研究的先河。
　　１９３７年，余瑞璜在英国曼彻斯特大学从事χ射线晶体学研究。他观察到重原子的傅里叶综合法作图上的第一个衍射环（Ｂｒ），得到转动χ射线谱仪传动装置的正确形状的公式，使χ射线得到正确爆光时间；他指出六氨硝酸镍（Ｎｉ（ＮＯ３）２６ＮＨ３）的室温结构有反常的巨大热振荡。这一发现受到诺贝尔奖金获得者布拉格定律的发现者布拉格（Ｌ？Ｂｒａｇｇ）教授的赞扬。他长期从事晶体结构分析的χ射线数据新综合方法的创立和应用研究工作，从而引起国内外学者的注意，著名的χ光晶体学家、美国的Ｈ？Ｌｉｐｏｎ教授曾称赞说，是余瑞璜的研究开辟了χ射线强度统计学的整个科学项目。１９３９年回国后任西南联大清华大学金属研究所教授，继续做χ射线结构分析的研究工作，还探讨了χ射线新综合法的理论。１９４６年，他在北京师范大学筹建χ射线实验室，参加制造我国第一只真空χ射线管的工作。１９４８年，他赴美国讲学，在加利福尼亚工学院报告了 χ射线新综合法 的研究成果。
　　１９２９年，陆学善（１９０５- １９８１年）作为吴有训的研究生，曾在清华大学协助吴有训研究多原子气体的χ射线散射理论，得到了与理论预期一致的结果。１９３４年，陆学善在曼彻斯特大学物理系学习，在著名的χ射线晶体学家布拉格教授的指导下作博士论文。２年后，他出色地完成了对铬铝二元合金系的研究，他创立的利用点阵常数法测定相图中固溶线的方法，是χ射线晶体学中的重要进展，至今仍为国内外晶体学家所沿用。１９３６年他回到上海，在镭学研究所任研究员，继续从事χ射线方面的研究。他和章元龙合作对石英进行χ射线研究，得到一些新的结果，他们还研究了用背射照相机测定点阵间隔时一切可能的系统误差，经他们校正后点阵间隔的精确度可以达到５万分之１。
　　１８９７年英国的汤姆逊（Ｊ？Ｊ？Ｔｈｏｍｓｏｎ）测定了阴极射线的荷质比，从而发现了电子。电子是人类认识到的第一个基本粒子，它在物理学史上具有划时代的意义。１９０９年，美国人密立根（Ｒ？Ｍ？Ｍｉｌｌｉｋａｎ）利用油滴测出电子的电量为ｅ＝　４。８９１×u65297X０－１０　　 静电单位。就在这一年李耀邦到芝加哥大学留学，并在该大学赖尔森物理实验室从事电子的研究。１９１４年发表题为《利用固体球粒的密立根方法测定电子电荷值》的论文，他得到ｅ＝４。７６４×u65297X０－１０静电系单位。
　　１８９６年，法国的贝克勒尔（Ｈ？Ｂｅｃｑｕｅｒｅｌ）发现铀盐的天然放射性，１８９８年，居里夫人发现了新的放射性元素钛、钋和镭。１９０２年，她从沥青铀中提炼出纯氯化镭，从而确证镭的存在。天然放射性的发现，否定了原子不可分的旧观念，揭示了原子核具有内部结构，特别是镭的发现使科学界爆发了一场真正的革命，它开创了原子能应用的研究，使人类迈向现代文明。
　　１９００年在上海出版的《亚泉杂志》第３册上，发表了王琴希先生的译文《昨年化学界》，内有 发光原质 的报导，这是我国关　　　　于钋、镭两种放射元素发现的最早报导，离实际发现（１８９８年）不过二年。王琴希先生的这篇译文不仅简单介绍了镭元素的发现经过，说明镭具有放射性这一特点，并因此命名为Ｒａｄｉｕｍ（由拉丁文中 射线 一词衍生而来），而且介绍了镭及其化合物的一些化学性质，如单质化学性质与钡相似，镭盐中氯化镭可溶于水，碳酸镭不溶于水，但可溶于酸，硫酸镭不溶于水和酸等。
　　１９０３年，北平研究院成立了镭研究所，在国内开展了放射性的研究工作。还在１９２９年，德国人盖革（Ｇｅｉｇｅｒ）在杂志上公开了他发明的盖革计数器。吴有训立即建议他的学生余瑞璜研制。１９３０年夏，中国第一只盖革计数器研制成功，并用来研究铝对镭的伽马射线（γ- Ｒａｙｓ）的吸收系数。同时盖革计数器也成为清华大学物理系高年级学生的实验装置。１９１１年，美国人威尔逊发明了可以探测粒子运动轨道的云室，被人称做威尔逊云室。在２０年代利用云室对χ粒子和中子诱发的人工散射进行过系统研究。３０年代，利用云室在宇宙射线中发现了正电子。１９３５年，霍秉权在国内首次制成威尔逊云室，利用这一装置，他发表了有关论文。在理论方面，吴大猷在１９３３年研究了与铀原子有关的计算问题，他的工作有助于后来铈原子的发现。
　　１９世纪末物理学的三大发现，最终导致了量子力学和相对论的建立。
　　一般认为，１９００年普朗克（Ｍ？Ｐｌａｎｃｋ）的量子假说是量子理论的起点，他引入了一个普适常数ｈ，成为量子理论的基础。１９１３年，玻尔（Ｎ？Ｂｏｈｒ）
　　发展了量子理论，成功地建立了氢原子模型。近代量子力学的建立与发展是在１９２０年到１９３０年之间的事，由薛定谔（Ｅ？Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ）、海森伯（Ｗ？Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ）等人相继发展，最终由狄拉克（Ｐ？Ａ？Ｍ？Ｄｉｒａｃ）完成。
　　有关量子论的概念直到１９１７年才传入我国。１９２０年，周昌寿将普朗克的论文《热辐射规律与作用量元之假设》译成中文，登在《学艺》２卷９期上，在这篇论文中普朗克首次提出量子假设。１９２１年，周昌寿著《量子说梗概》一文①，介绍量子论的文章才渐渐增多，较有份量的如１９２４年任鸿隽译的弗瑞（Ｅ？Ｅ？Ｆｒｅｅ）著《部耳（玻尔）氏的原子模型》。１９３０年底，严济慈在《科学》上发表《当代物理中的确定律和因果律》，介绍了海森伯的不确定原理和波尔的互补原理等。
　　①　　 张行周编：《宁波习俗丛谈》，台湾民主出版社 1973 年版，第 242-244页。
　　自２０年代起，我国物理学工作者也先后开展了对量子论的研究。１９２１年３、４月间叶企荪在美国哈佛大学学习，他和杜安（Ｗ？Ｄｕａｎｅ）、帕耳默（Ｈ？Ｐａｌｍｅｒ）合作，精心地测定普朗克常数ｈ＝（６。５５６±u65296X.００９）×１０－２７尔格？秒。论文发表在《美国科学院院报》和《美国光学学会学报》，被认为是当时较精确的数值。
　　１９２７至１９２８年，在美国哥伦比亚大学读博士学位的王守竞在德拜指导下，研究量子电动力学理论。他在美国物理学会第１４７次会议上宣读了《论普通氢分子的问题》的论文，他第一次把量子力学应用到分子的研究中，并提出了独特的见解，算得的核间最小能量值和正常核的振动频率与实验数据接近。他在解不对称陀螺及氢分子结构时，对量子力学方法引入了屏蔽效应，这些成就得到理论物理学界的好评。１９２９年王守竞又在海森伯指导下做过量子电动力学的研究。除了王守竞外，周培源在１９２８年来到莱比锡大学，在海森伯指导下研究量子电动力学问题。１９２９年３月，海森伯启程去美国讲学，行前周培源邀请他顺路访问上海。同年，海森伯归途曾取道上海访问，受到中央研究院及中国科学社的热情招待，被中央研究院聘为名誉研究员。
　　在３０年代，最杰出的实验物理工作是由赵忠尧完成的。１９３０年，狄拉克（Ｐ？Ｄｉｒａｃ）根据量子力学的计算结果预言了反物质的存在。同年，赵忠尧利用一套经他改进了的装置发现重元素对硬伽玛（γ）射线存在反常吸收。
　　进一步研究又发现这种反常吸收还伴随着一种特殊辐射。１９３０年５月，他的论文《硬γ射线的吸收系数》在《美国国家科学院院报》上发表。１０月，他的另一篇论文《硬γ射线的散射》在美国《物理评论》上发表。二年后，人们才知道所谓 反常吸收 就是正、负电子对的产生；所谓 特殊辐射 是正、负电子对的湮没。１９３２年，受他的启发，安德森（Ｃ？Ｄ？Ａｎｄｅｒｓｏｎ）在宇宙射线经迹照相中发现了正电子。１９３３年赵忠尧和他的学生龚祖同一道，在清华大学的实验室中发现重元素的反常吸收还伴随着电子的放出。他们的研究报告在英国《自然》杂志上发表，受到卢瑟福的高度重视，认为是对正、负电子对提供了极有价值的进一步证据。事实上赵忠尧最先观察到正、负电子对的产生和湮没，又是最早对此提供了可靠的实验证据的。１９８０年，欧查里尼（Ｇ？Ｐ？Ｓ？Ｏｃｏｈｉａｌｉｎｉ）指出，赵的研究不仅在美国而且在英国也给出了这类研究工作的出发点①。诺贝尔奖获得者杨振宁、李政道也高度评价了赵忠尧的成就。
　　１９３７年４月，中央研究院、北京大学、清华大学等１０余个单位联合邀请理论物理学大师，量子力学创始人之一的玻尔（Ｎ。Ｂｏｈｒ）来我国讲学和游览。玻尔结束在日本的讲学之前便复函清华大学理学院院长吴有训，表示接受邀请。５月下旬他访问了上海、杭州、南京和北京，历时１８天。访问期间，他先后在５所著名的大学讲学７次，参观了有关实验室，举行了多次座谈会，就原子核模型和量子力学理论、实验及有关物理学的思想，发表了很多精辟的见解，对中国的物理学教学及研究工作提出了不少有价值的意见。玻尔一直对中国怀有十分友好的感情，他后来着意对中国留学生培养，（如１９３８年，指导张宗燧研究量子场论。）直到去世前还委托他的儿子Ａ？玻尔来我国访问和讲学。
　　①　　 《奉天通志》，1934年铅印本。
　　在近代物理学中爱因斯坦和相对论是最使人关心的。最早向中国读者介绍相对论的是许崇清，他在１９１７年９月发表的一篇批判蔡孑民先生的文章中多次谈到狭义相对论时空观。１９１９年以后才有由物理学家发表的较为深入的介绍相对论的文章：吴有训发表的《第４度量》，魏嗣銮的《定时释体》。
　　１９２０年２月，当时《东方杂志》第１７卷第３期上对１９１９年１１月日食观测验证相对原理一事作了介绍，题目是《光线能被重力吸引之说》。１９２１年《改造》杂志第３卷第８期首先推出相对论专号，刊登夏元瑮、徐志摩、王崇植的４篇有关相对论和爱因斯坦的文章。１９２２年，《少年中国》第３卷第７期也出了相对论专号，发表魏嗣銮等人的文章。这年１２月，在《东方杂志》第１９卷第２４号上，推出 爱因斯坦号 ，登载高鲁、周昌寿等人的１３篇文章。
　　与此同时各种介绍相对论的文章、译著时有出版，甚至郑心南在科学戏《爱之光》中也宣传相对论。１９２２年１１月１３日，爱因斯坦乘船途经上海曾作短暂访问，并接受上海、北京等一些大学的访问邀请，使得相对论的宣传在２０年代的中国形成了高潮。１９２３年１月１日爱因斯坦第二次路过中国，他曾在上海的一座礼堂内讲演相对论，第２天乘船离开上海。他自己对记者说： 既来上海，　　　　　　未赴中国内地观光，实为最大之遗憾 ①。爱因斯坦对中国人民怀有友好的感情，他对日本侵占中国东北三省表示过极大的愤慨，他始终是中国人民的真诚的朋友。
　　中国物理学家夏元瑮、王光祈、魏嗣銮、束星北等自１９１９年起都曾先后在柏林听过爱因斯坦的讲课。而较有系统地从事相对论研究的应推周培源。
　　１９３６至１９３７年，周培源在美国普林斯顿高等学术研究院参加了由爱因斯坦领导主持的相对论讨论班。此后发表过多篇论文，如在引力论方面，在各向同性条件下，求得静止场不同类型严格解。在宇宙论方面，证实了在各向同性的条件下，引力场方程本身就能给出宇宙的均匀性和弗里德曼（Ｆｒｉｅｄｍａｎｎ）宇宙的度规等等。后来束星北和胡宁在英国也分　　别就广义相对论的引力理论和运动理论作了研究。
　　抗战开始后，国内的一些主要研究机构转向与国防相关的应用研究，中央研究院开展物理仪器制造工作，北平研究院开展显微镜与望远镜的制作等。但是基础研究也取得了重要进展。
　　在基本粒子研究方面，１９４１年，王淦昌在浙江大学任教期间，提出了利用７Ｂｅｋ俘获过程中的核反冲来验证中微子存在的实验方案，他的论文送美国《物理评论》杂志发表。半年后，美国的阿伦（Ｊ？Ｓ？Ａｌｌｅｎ）照这一方案实验，成功地证明了中微子的存在，解决了这一长期存在的悬案，具有重大的理论价值。１９４３年胡宁曾在美国普林斯顿高等研究院进行量子场论和介子理论等课题研究。１９４８年，张文裕在美国《物理评论》上公布了重要发现，即慢负μ子可以和原子核结合成μ子原子。这一发现直到１９５３年才为高能加速器实验证实。有人曾建议把μ子原子命名为 张原子 ，把相应的辐射命名为张辐射.１９４７年，朱洪元在英国首先指出一种宇宙射线粒子在衰变前的质量的下限为电子质量的９００倍，这些粒子后来叫做奇异粒子。
　　①　　 《西康综览》，正中书局 1941 年版。
　　在核物理方面。１９３７年卢鹤绂在美国明尼苏达大学利用一台自制的１８０°u32858X焦型质谱仪，发现了热离子发射的同位素效应，可以利用这一效应准确地测定锂与钾的同位素丰度比。这一方法为国际公认并采用达２０年之久。他还使用时间积分法测定锂７、锂６丰度比，指出前人测得的值无效，他测得的值后来选定为国际同位素表上的公认值。１９４６年，他首先得到估算原子弹及核反应堆临界大小的简易方法。１９４７年发表了《关于原子弹的物理学》，首次公布了上述方法的理论。同年，又发表了关于重原子核裂变的研究论文。
　　１９４９年提出了最早期的原子核壳模型，首次提出核半径公式应改为１。２３×1 10 A 3等等。1937年，钱三强在巴黎镭学研究所居里实验室学习，受伊莱纳？居里和德里克？约里奥教授指导进行核物理研究。１９３８年他和伊莱纳？居里合作，发现铀和钍裂变后得到同样的裂变产物。１９４４年首次计算出弱能量电子的射程与能量的关系。１９４６至１９４７年与何泽慧合作，发现了铀的３分裂与４分裂现象。约里奥教授认为这是第二次大战后他的实验室中最重要的工作。钱三强对这一现象给予了合理的理论解释，他提出在轻核谱中可能存在31H和 62He 的估计，直到60年代才由美国和苏联的实验证实。
　　在固体物理和金属物理方面。１９４７年前后，黄昆在英国爱丁堡大学和利物浦大学从事固体物理理论研究，他首先提出固体中杂质缺陷导致χ光漫散射理论，这一理论直到６０年代才被证实，这种漫散射被称为 黄散射.从１９４７年起，他用了４年时间与诺贝尔奖获得者博恩合著的《晶格动力学理论》，至今仍是　　　　这一学科的基本理论著作。同年，在芝加哥大学金属研究所从事金属物理学研究的葛庭燧，是内耗这个研究领域的创始人之一，他创制了研究内耗用的一种扭摆，后来被命名为 葛氏摆 ，他首次发现的晶粒间界内耗峰，被称做 葛氏峰.在二次大战期间，他还参加了美国的曼哈顿计划，作过铀及其化合物的光谱分析。
　　１９４５年周培源得到湍流脉动方程，他的工作在６０年代后才受到重视，被誉为具有剪应力湍流理论的开拓性工作。并和吴大猷在３０年代关于多原子分子结构及其振动光谱的研究一起，在１９４２年获得教育部颁发的自然科学类一等奖。此外，１９３７～１９３８年，张宗燧、王竹溪从事统计物理和热力学的研究；孟昭英和任之恭在抗战前后从事电微波研究；萨本栋在３０年代关于双矢量法恭电路问题的研究；马大猷在１９３９年将声学中的简正波理论发展到实用阶段等等，为中国近代物理学的发展作出了杰出的贡献。
　　（三）中国近代杰出的物理学家
　　胡刚复（１８９２- １９６６年），江苏无锡人，１９０９年清华第一届赴美留学生。
　　１９１８年在哈佛大学获得博士学位，曾在哈佛大学杰斐逊（Ｊｅｆｆｅｒｓｏｗ）物理实验室从事χ射线的研究。回国后，历任南京高等师范学堂教授（１９１８- １９２５年），东南大学物理系主任（１９２５年），厦门大学理学院院长（１９２６- １９２７年），第四中山大学理学院院长（１９２７- １９２８年），中央大学自然科学院院长（１９２７- １９２８年），中央研究院物理研究所研究员（１９２８- １９３１年），上海交通大学教授（１９２５-１９２６年，１９３１- １９３６年），大同大学教授、理学院工学院院长、校长（１９１８- １９５０年），北洋大学　　　　　　教授（１９４９- １９５１年），南开大学教授（１９５２- １９６６年）。
　　１９１８年，胡刚复在美国物理学会纽约会议上宣读了《在χ　射线谱中测定金属光电子最大发射速度的一些初步结果》的报告，对χ射线机制和对原子结构的推测作了有价值的探讨。此后他和杜安（Ｗ。Ｄｕａｎｅ）合作进一步探讨了化学元素的χ射线吸收频率特征，取得了一些成果。胡刚复在国内创办３所大学的理学院和物理系，为发展中国的近代物理教育作出过重要贡献。
　　叶企孙（１８９８- １９７７年），原名鸿眷，１９１１年入清华学校，改名企孙，上海人。１９１８年赴美留学，１９２３年获哈佛大学物理学博士学位。１９２４年回国，历任东南大学理学院教授（１９２４- １９２５年），清华学校（１９２８年改为清华大学）教授、系主任（１９２５- １９３６年），理学院院长（１９２９- １９３７年，１９４５- １９４６年），西南联大物理系教授（１９３８- １９４１年，１９４４- １９４６年），清华大学射线研究所委员会主任委员（１９３８- １９４６年）、教务委员会主任委员（１９４８- １９５２年），北京大学教授、教务委员会委员（１９５２- １９７７年），兼任自然科学史研究委员会副主任委员（１９５４- １９７７年）。中国自然科学研究室兼任研究员（１９５７- １９７７年）。
　　１９２１年，在杜安（Ｗ？Ｄｕａｎｅ）指导下，用χ射线精确地测定了普朗克常数，１９２２- １９２３年，开创性地研究了流体静压力对铁磁性金属磁导率的影响，实验中他将压力升至１２００个大气压，观察一些复杂现象。在此基础上，系统地探讨了压力与某些典型的铁磁性金属的压力系数、温度系数、剩磁和磁导率的关系。回国后，他继续研究声学、磁学和科学史等课题。他还是中国物理学会创建者之一，在１９３５- １９３６年，１９４６- １９４７年当选中国物理学会会长（理事长）。在中央研究院最困难的１９４１- １９４３年间出任总干事。１９３７年抗日战争爆发后，曾在天津积极参加抗日活动。他还建立了清华大学物理系和理学院，建设了北京大学磁学教研室，培养了几代杰出的物理学人才。
　　１９４８年当选中央研究院士。１９５５年当选中国科学院学部委员。
　　主要著作有：《用χ射线方法重新测定辐射常数ｈ》、《普朗克常数ｈ的测定》、《液压对铁、镍、钴的研导率的影响》及大学普通物理教材《初步物理实验》等。
　　吴有训（１８９７- １９７７年），字正之，江西高安人。１９２０年毕业于南京高等师范学堂，１９２１年赴美留学，１９２６年获芝加哥大学哲学博士学位。回国后历任中央大学物理系教授、系主任（１９２７- １９２８年），清华大学物理系教授、系主任、理学院院长（１９２８- １９４５年），中央大学校长（１９４５- １９４８年），上海交通大学教授（１９４８- １９５１年），校务委员会主任（１９４９年），中国科学院近代物理研究所所长（１９５０年），中国科学院副院长（１９５０- １９７７年）。
　　吴有训曾在国际著名物理学家康普顿指导下，于１９２４- １９２６年间以出色的实验和理论分析验证了康普顿效应。他表明康普顿效应不是某种个别的特殊现象；他测定了χ射线散射过程中变线与不变线的强度比和能量比，从而提出了对于给定元素下的散射角与能量分布关系；又以锂的二次散射强度为零等等，充分证实并发展了康普顿的量子散射理论。他的工作大大加强了人们对康普顿效应的认识。
　　回国后，他继续开展χ射线散射的实验研究工作，创建了我国最早的近代物理实验室，培养了几代杰出的物理学人才。在他任中国科学院副院长期间，为中国科技事业的全面发展起了重要作用。他是中国物理学会的创始人之一，在１９３６- １９４５年当选为中国物理学会会长（理事长）。
　　１９４８年当选为中央研究院院士，１９５５年当选中国科学院数理化学部委员和该部主任。曾任中国科协、中国科联副主席，及第三、四届全国人大常委会委员等职。
　　吴大猷（１９０７- ），广东高要人，１９２９年毕业于南开大学物理系，１９３３年获美国密歇根大学哲学博士，１９３３- １９３４年在该校任研究员。回国后，历任北京大学物理系教授（１９３４- １９３７年），四川大学教授（１９３７- １９３８年），西南联大教授（１９３８- １９４６年），中央研究院天文研究所兼任研究员。１９４６年应军政部借聘出国研习考察，先后在密歇根大学、哥伦比亚大学任访问教授（１９４６- １９４９年），加拿大国家研究院理论物理组主任（１９５０- １９６３年），美国纽约布鲁克林理工学院物理系教授（１９６３- １９６５年），纽约州立大学水牛城分校物理系教授（１９６８- １９７８年）、系主任（１９６５- １９６９年）。１９５６年被聘为台湾大学及清华大学教授，１９６１年任台湾省物理研究所所长，１９６７年任台湾省科学发展委员会主任委员，１９７３年辞去台湾省有关职务，１９７８年于美国纽约州立大学退休。
　　１９３３年研究了铀原子的５ｆ电子能级以及铀原子是否可能为一串１４个原子的开始问题，这一研究对铈原子的发现及Ｍａｒｉａ　　Ｃｏｐｐｅｒｔ-Ｍａｊｅｒ的计算有启发作用。抗战前后从事分子光谱研究，１９４０年初出版了《多原子分子结构及其振动光谱》，这一著作至今仍是各国在这一研究领域中的标准手册。
　　１９４２年，教育部学术审议会决定授予这一著作（自然科学类）一等奖。吴大猷长期从事教育工作，许多杰出的物理学家如杨振宁、李政道、黄昆、马大猷等均出其门下。
　　１９４８年当选中央研究院院士，１９５７年被选为加拿大皇家学会会员。
　　著作有《多原分子结构及其振动光谱》、《量子力学散射论》、《气体及电离体方程式》、《古典动力学》、《狭义及广义相对论》等。
　　严济慈（１９００- １９９６年），字慕光，浙江东阳人。１９２３年毕业于南京高等师范，１９２５年获巴黎大学数理硕士学位，１９２７年获法国国家博士学位。１９２７年回国后，任上海大同大学、中国公学、暨南大学和南京第４中山大学教授（１９２７- １９２８年）。１９２８- １９３０年再赴法国深造。１９３１年任北平研究院物理研究所所长，兼镭学研究所所长（１９３１-１９４９年）。１９４５年应美国邀请以访问教授身份赴美。１９４９年起任中国科学院办公厅主任兼应用物理研究所所长（１９４９- １９５２年），中科院东北分院院长（１９５２- １９５５年），中国科学院技术科学部主任（１９５５- １９７８年），中国科学院副院长（１９７８- １９８３年），中国科技大学教授（１９５８- １９６５年），副校长（１９６０- １９８０年），校长（１９８０- １９８３年），研究生院院长（１９７８- １９８３年）等职。
　　自１９２７年以来长期从事水晶压电效应、光谱学和应用光学的研究，对水晶在电场作用下的伸缩和光学性能的改变，对空心水晶柱被扭起电和振荡等现象作了大量研究，开创了中国水晶压电效应的研究工作。在光谱学方面，他研究了氢氖原子和分子的连续光谱，研究了钠、铯和铷在电场下的紫外光谱，发现了其主线条移位情况，研究了外加气体对上述三种碱金属吸光谱的影响，研究了铷分子带光谱及其离解能等问题，其中对臭氧的紫外吸收的研究，至今仍有重要意义。在应用光学方面研究了压力对照相乳胶感光性能的影响。在抗战期间他和北平研究院的同仁制造压电水晶振荡器和５角测距镜，成绩斐然。
　　他是中国物理学会的开创者之一，并于１９４８- １９４９年当选为中国物理学会理事长。他在创建北平研究院物理研究所、镭学研究所以及建设中国科学院、中国科技大学的事业中作出了重要贡献。
　　１９３５年他当选法国物理学会理事。１９４８年当选中央研究院院士。１９５５年当选中国科学院技术科学部学部委员和该部主任。他是第３、４、５届全国人大常务委员会委员，第６、７届全国人大常务委员会副委员长。
　　赵忠尧（１９０２- ），浙江省诸暨县人，１９２５年南京东南大学毕业，１９３０年在美国加州理工学院获博士学位。１９３０- １９３１年在德国哈勒等大学做研究工作。回国后，历任清华大学、云南大学、西南联大、中央大学教授（１９３２- １９４６年）。１９４６年受中央研究院物理研究所委托，在美国调研静电加速器并在麻省理工学院和加州理工学院做研究工作（１９４６- １９５０年）。１９５０年后在中国科学院近代物理研究所、原子能研究所、高能物理研究所任研究员、副所长。
　　在３０年代初他研究了重元素对γ射线的反常吸收和反常辐射现象，实际首先观察到正负电子对的产生和湮没现象。他的工作开拓了正电子实验研究的新方向。１９５０年以后他主持了我国第一台高气压型质子静电加速器（２。５兆电子伏），此后在静电加速器和回旋加速器上做了许多重要的有水平的实验工作。
　　１９４８年当选为中央研究院院士，１９５５年当选中国科学院学部委员。
　　著作有与何泽慧、杨承宗主编《原子能的原理及其应用》等。
　　周培源（１９０２- １９９３年），江苏宜兴人。１９２４年毕业于清华学校，１９２８年获美国加州理工学院哲学博士学位。１９２８- １９２９年先后赴德国莱比锡大学和瑞士苏黎世高等工业学校从事研究工作。１９２９年回国后历任清华大学、西南联合大学教授（１９２９- １９４９年）。这期间，１９３６- １９３７年，在美国普林斯顿高级学术院作相对论研究，１９４３- １９４６年在加州理工学院作湍流理论研究。任清华大学教务长、兼校务委员会副主任（１９４９- １９５２年），北京大学教务长，副校长、校长（１９５２- １９８１年），中国科学院副院长（１９７８- １９８１年）等职。
　　从２０年代起，周培源从事广义相对论研究，他曾亲聆爱因斯坦的教诲。
　　他在博士论文中曾引入１个物理条件，从爱因斯坦引力方程获得轴对称静态引力场的一些解。１９３７年在《爱因斯坦引力论中引力方程的一个各向同性稳定解》一文中，引入各向同性条件，求得静止场的不同类型的严格解。１９３９年，他又从一个新的角度探讨 弗里德曼宇宙 ，使弗里德曼宇宙的度规表达式求解大大简化。７０年代后，他主张广义相对论中座标应具有一定的物理意义，并作了一定探索。他和他的学生在引力场方程中引入协和条件，从而得到宇宙是无限的结论。
　　抗日战争中，他开始研究有较大应用价值的湍流理论，１９４０年发表《关于Ｒｅｙｎｏｌｄｙ求似应力方法的推广和湍流的性质》一文，首次提出需要研究湍流脉动方程，建立起普通湍流理论，并用这一理论对一些流动问题求解，得到了与实验相一致的结果。１９４３年后，他在美国从事鱼雷空投入水的研究。
　　１９４５年，发表《关于速度关联和湍流脉动方程的解》。几年后，他提出的湍流的解在国际上发展为湍流模式理论，他的这篇文章至今仍被引用。他成为国际上公认的湍流模式理论的奠基人。５０年代以后，他又在各向同性湍流的后期衰变运动的二次关联函数、三次关联函数，以及早期衰变运动的近似解、早期与后期衰变运动的统一　解、非线性涡旋方程的解等方面作了大量的研究，其结果与实验符合较好。
　　１９４６年、１９４８年两次当选国际理论与应用力学联合会理事。１９５５年当选中国科学院数理化学部委员。１９６２年当选第７届世界科协副主席。１９８０年、１９８５年两次荣获美国加州理学院授予的 具有卓越贡献的校友奖.１９８０年获普林斯顿大学授予的荣誉法学博士学位，以表彰他对科学发展和国际交流作出的贡献。