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一）20世紀(jì)上半葉中國(guó)物理學(xué)家的重要成就 本世紀(jì)初，一批中國(guó)學(xué)者到西方國(guó)家學(xué)習(xí)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)，開展物理學(xué)的研究工作。他們中間一些人學(xué)有所成后，回國(guó)興辦教育，出版刊物，組織學(xué)會(huì)和創(chuàng)辦研究機(jī)構(gòu)。由于他們的辛勤勞動(dòng)、不懈努力，在國(guó)內(nèi)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的青年物理學(xué)人才。這些人再次被派遣出國(guó)留學(xué)深造，并在物理學(xué)研究方面做出了許多出色的工作。20世紀(jì)上半葉，中國(guó)物理學(xué)工作者在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作，在物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都做出了一些一流水平的成果，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 1．力學(xué) 力學(xué)是研究物質(zhì)在力的作用下運(yùn)動(dòng)和變形規(guī)律的一門科學(xué)。它以研究天然的或人工的宏觀對(duì)象為主，也涉及宇觀或細(xì)觀甚至微觀各層次的對(duì)象及有關(guān)規(guī)律。按照上半世紀(jì)我國(guó)的科學(xué)劃分，力學(xué)也屬于物理學(xué)范疇內(nèi)，在力學(xué)領(lǐng)域取得重大成就的學(xué)者也都是物理學(xué)家，故將其歸之于物理學(xué)領(lǐng)域加以記述。我國(guó)學(xué)者在力學(xué)領(lǐng)域所取得的重大成就，主要在流體力學(xué)和應(yīng)用力學(xué)方面。 流體力學(xué)：周培源(1902～1993)1938年在西南聯(lián)合大學(xué)時(shí)即開始進(jìn)行不可壓縮粘性流體理論研究，在國(guó)際上首先提出了脈動(dòng)方程（或稱漲落方程），建立了普通湍流理論。根據(jù)這一理論對(duì)一些流動(dòng)問(wèn)題做了具體計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)符合得很好(1940)。他的研究成果曾獲當(dāng)時(shí)國(guó)家教育部自然科學(xué)類一等獎(jiǎng)。張國(guó)藩(1905～1975)從30年代開始從事湍流理論研究，他認(rèn)為流體力學(xué)傳統(tǒng)的Navier-Stakes方程不能用于湍流，而必須先把湍流的物理機(jī)制搞清楚，按新的物理模型建立基本方程。為此他完成了以下工作：(1)類比分子運(yùn)動(dòng)論的方法，建立了湍流“溫度”、“壓強(qiáng)”和“熵”等物理量，并將它們編入流體力學(xué)方程，相當(dāng)詳細(xì)地討論了湍流通過(guò)圓管和兩個(gè)平行面之間的情況，并扼要地討論了湍流的衰減、湍流結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)作用的特性等問(wèn)題。后來(lái)他又發(fā)展了上述思想，用量子統(tǒng)計(jì)方法求湍流能譜分布式。(2)論證了湍流運(yùn)動(dòng)是一種非牛頓流體運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部阻力應(yīng)改用冪數(shù)式表示，并依此建立了他自己的湍流運(yùn)動(dòng)方程。1950年，盧鶴紱(1914～1997)提出流體的容變粘滯性理論，從而推出霍爾假定的容變弛豫方程，并在聲傳播和吸收現(xiàn)象上取得初步成效。1951年，他又在全部頻率范圍內(nèi)將容變粘滯彈性理論應(yīng)用到超聲（及聲源前川流）的傳播和吸收現(xiàn)象上，得出能夠描述實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有概括性的公式。莊逢甘1950年也研究了湍流的統(tǒng)計(jì)理論。1944年，林家翹(1916～)在美國(guó)加州理工學(xué)院對(duì)二維平行流穩(wěn)定性的研究取得了突破性進(jìn)展。他首次運(yùn)用漸近分析方法求出了完整的中性曲線，從而得出臨界雷諾數(shù)。他的理論結(jié)果被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算所證實(shí)，并第一個(gè)獲得美國(guó)物理學(xué)會(huì)頒發(fā)的流體力學(xué)獎(jiǎng)金(1979)。李政道(1926～)于1950～1951年，討論了湍流。他通過(guò)將Heisenberg湍流橫型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，而計(jì)算了各向同性湍流的渦流粘滯系數(shù)，證明在二維空間中不存在湍流。40年代，錢學(xué)森(1911～)與Von Karman共同提出跨聲速流動(dòng)相似律和高超聲速流動(dòng)概念，為空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展奠定了重要理論基礎(chǔ)。1946年，錢學(xué)森與郭永懷(1909～1968)共同提出，在跨聲速流場(chǎng)中有實(shí)際意義的臨界馬赫數(shù)，不是原先被重視的下臨界馬赫數(shù)，而是來(lái)流的上臨界馬赫數(shù)。這對(duì)航空技術(shù)中突破聲障礙有重要意義。以后，郭永懷又把該工作推廣到包括有曲率流動(dòng)和繞儒可夫斯基薄翼流動(dòng)的情況，研究了繞物體跨聲流動(dòng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。他對(duì)于高超聲速可壓縮粘性流體繞尖劈運(yùn)動(dòng)及其離散效應(yīng)等，也進(jìn)行了成功的研究。 在應(yīng)用力學(xué)方面，20年代中期，魏嗣鑾(1895～1992)在德國(guó)研究應(yīng)用力學(xué)課題，以變分法探討了均勻負(fù)荷四邊固定的矩形板的撓度和彎矩。30年代，丁西林(1893～1974)創(chuàng)造了一種可逆擺，用以精確地測(cè)定g值，從而避免了過(guò)去以擺測(cè)定g值的許多實(shí)驗(yàn)誤差。30年代中期，江仁壽以一種帶有慣性棒的雙線懸掛裝置測(cè)定了液態(tài)堿金屬的粘滯性，他所改進(jìn)的方法后來(lái)被廣泛用于其他液態(tài)金屬粘滯性實(shí)驗(yàn)之中。1940年，錢偉長(zhǎng)(1912～)首先以三維彈性理論為基礎(chǔ)，用張量分析微分幾何為工具，建立了薄殼和薄板的統(tǒng)一內(nèi)稟理論，其結(jié)果證明可以用板殼的中面拉伸應(yīng)變和曲率變化六個(gè)分量表示全部求解方程；并指出在Kirchhoff-Love的通常假定下，可以根據(jù)板殼厚度、曲率張量、拉伸應(yīng)變和曲率變化等四種物理量相對(duì)量級(jí)，把薄殼問(wèn)題分為各種類型，它們的一級(jí)近似求解方程都各不相同。國(guó)際上有關(guān)薄殼SS12中的張量方程組，以及從該方程組導(dǎo)出的圓柱淺殼和圓球淺殼方程被稱為“錢偉長(zhǎng)方程”。 |
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