春後雨前的博客
蘭若生春夏，芊蔚何青青。秋漁蔭密樹，夜博然明燈。
【續前】數理同門女雙傑（上）
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1942年春季太平洋戰爭爆發，經其讀博時的老師、烏倫貝克的好友古德斯米特介紹，王明貞來到麻省理工學院輻射實驗室 (The Radiation Laboratory of MIT，俗稱"雷達實驗室”) ，參加美國早期軍用雷達研製，在理論組從事計算工作。幾個月後烏倫貝克也來到輻射實驗室理論組兼職作主任，因此在MIT近三年的時間裏，王明貞主要與烏倫貝克一起從事噪聲理論的研究工作。MIT輻射實驗室成立於1940年，一共存在了五年，是二戰期間美國最大的國防工程計劃之一，與人們熟知的"曼哈頓計劃" (Manhattan Project) 幾乎花費了同樣的巨額經費。實驗室設計的一百多種雷達為二戰勝利起了決定性作用，許多先進技術如激光、導彈等都源於該實驗室。"噪聲女傑"王明貞與同在MIT雷達實驗室工作的"微波先驅"孟昭英、"雙獎華人"葛庭燧並稱"中國三傑"，其中葛庭燧是王明貞的表妹何怡貞的丈夫，王明貞是三人中在MIT雷達實驗室工作時間最久、貢獻最大的一位。
布朗運動 (Brownian motion) 是微小粒子或顆粒在流體中做的無規則運動，一種正態分布的獨立增量連續隨機過程。1905年愛因斯坦首先使用統計物理和流體力學方法，建立了布朗運動的分子理論，隨後又出現了用於解決許多孤立物理實例的各種方法。噪聲研究對於機器運轉、電子設備的正常工作都有重要意義，從電磁噪聲中獲取雷達回波相當於"大海撈針"。王明貞在博士論文中，首次獨立地從Fokker-Plank方程和Kramers方程中推導出自由粒子和簡單諧振子的布朗運動。1944年夏季她又與烏倫貝克合作，根據其博士論文的主要內容以及在MIT從事噪聲分析的科學積累，撰寫了題為On the theory of Brownian motion II 的論文，第二年在Review of Modern Physics期刊上發表，這是中國物理學家發表在該期刊上最早的三篇文章之一。
1930年歐爾斯坦 (Leonard Ornstein) 與烏倫貝克合作撰寫了一篇題為On the theory of Brownian motion的綜述文章，對於愛因斯坦之後布朗運動理論的發展進行了總結，並提出了以他們二人的名字命名的O-U隨機過程。王明貞與烏倫貝克的合作文章則是綜述的第二部分，其中總結了綜述第一部分發表後15年內布朗運動理論的發展，集中對高斯型隨機場中的布朗運動作了係統分析，這篇文章詳盡完整地分析了耦合諧振子的布朗運動特性，對於噪聲分析，特別是線性無源電路熱噪聲分析，具有指導意義；而且對隨機過程係統作了完整的科學分類，成為所有後續討論的標準分類，因此被普遍采用。多年來這兩篇文章廣泛流傳，一直被高頻引用，至今仍是研究布朗運動理論的經典文獻和入門必讀，他們對諧振子研究使用的方法被後人稱為"Wang-Uhlunbeck方法"。
1945年12月31日MIT輻射實驗室正式關閉後，為使這項龐大的保密技術轉為民用，實驗室的250名主要人員編寫了27卷叢書《雷達係統工程》，由McGraw-Hill出版社出版。這套叢書為21世紀迅猛發展的微電子技術、信息技術及天文學等領域奠定了基礎，被奉為微波電子學的 "聖經"。王明貞在噪聲理論方麵的研究成果主要發表在第24卷《閾信號》(Threshold-Signals)，該卷主編James L. Lawson和烏倫貝克在序言中寫道："特別感謝王明貞博士在第13章中描述的工作，她還對於全書其他理論章節中幾乎所有計算和撰寫提供幫助。" 王明貞第一次留美八年是其學術造詣的巔峰時期，作為統計物理領域最有成就的中國人，大多數物理學家窮其一生都無法超越。圖為1945年輻射實驗室部分物理學家的合影，前排左五是烏倫貝克，二排左四是王明貞。
氣體動理論是以經典力學和統計方法為基礎，對熱運動及相互作用做適當的簡化假設，給出分子模型的碰撞機製，借助概率論處理大量分子的集體行為，求出表征集體運動統計平均值的科學。1872年玻爾茲曼提出氣體非平衡態速度分布函數滿足的非線性微分積分方程——(關於兩體碰撞的 ) 玻爾茲曼方程，證明了著名的H定理並求出氣體平衡態的速度分布函數為麥克斯韋-玻爾茲曼分布，成為非平衡態統計物理學的重要裏程碑。1912年德國數學家希爾伯特 (David Hilbert) 發表文章指出，玻爾茲曼方程等價於已有一係列嚴格數學理論的第二類積分方程，在此基礎上建立了一套逐級求解此類方程的Chapman-Enskog方法，從此開始了氣體動理論用於物質輸運現象的蓬勃研究，成為20世紀初期非平衡態統計物理發展最重要的成就之一。
王承書1944年通過博士論文答辯後，留在密歇根大學相繼從事博士後、副研究員和研究員工作，1945-1946和1948-1949年度兩次前往普林斯頓高級研究所IAS任客座研究員，直到1956年回國，題圖右為她在美國所攝。在美國期間王承書與導師烏倫貝克合作，從事氣體動理論與稀薄氣體輸運性質的研究，作出了大量開創性工作，完成了多篇處於當時世界前沿的重要論文。王承書和烏倫貝克通過修改玻爾茲曼方程碰撞項，推導出適用於具有內部自由度的多原子氣體的修正玻爾茲曼方程。他們研究了多原子分子氣體的輸運性質，發現了多原子分子氣體導熱係數與單原子氣體的顯著差別。他們提出的處理多原子分子氣體輸運係數的動理學方程以二人的名字命名為WCU方程，廣泛應用於高溫氣體、化學流體和原子分子物理的研究。
王承書還對麥克斯韋氣體的線性化玻爾茲曼碰撞算子的本征函數和本征值進行了透徹研究，發現了求解玻爾茲曼方程的本征值理論。王承書的研究結果已成為國內外相關專著和教材的經典篇章，她的工作得到國際同行的高度評價，引發大量後續研究。王承書本人以及與烏倫貝克等合寫的六篇文章收錄在《統計力學研究》(Studies in Statistical Mechanics) 叢書第一卷和第五卷中，其中On the transport phenomena in rarefied gases一文更是擴散法分離同位素的奠基之作。1980年烏倫貝克在《流體力學年鑒》(Annual review of fluid mechanics) 上發表題為Some notes on the relation between fluid mechanics and statistical physics的文章，回顧了他與王承書的合作研究，稱其為"一個不可多得的人才"。
兩位王先生在密大學習期間有一年的交集，左圖為王承書 (左) 與王明貞 (右坐者) 和高兆蘭在密大物理係實驗室的工作照，這是筆者找到的二人唯一同框。右圖為王承書 (左一) 第二次訪問普林斯頓期間，與日本物理學家湯川秀樹和夫人湯川澄子 (右一和左三)，以及愛爾蘭數學物理學家Sheila Power (左二，後隨夫姓Tinney) 、法國數學家和物理學家Cécile Morette (左四，後冠夫姓DeWitt-Morette) 的合影。其中湯川秀樹獲得1949年諾貝爾物理學獎，是日本第一位諾獎得主；Power是1954年諾貝爾物理學獎得主Max Born的學生、第一位獲得數學科學博士學位的愛爾蘭女性；Morette是1935年諾貝爾化學獎得主、居裏夫人的女婿Frédéric Joliot-Curie的學生，她在普林斯頓遇到後來的丈夫——美國理論物理學家Bryce DeWitt。
二戰結束後王明貞回到國內並應聘到雲南大學數理係作教授，在昆明師範學院院長、著名教育家查良釗家中，她結識了查先生的學生和朋友、比自己小七歲的該院基本教育研究室主任俞啟忠，二人於1948年結為終身伴侶。俞啟忠出自近代中國最顯赫的家族之一——"紹興俞氏"，是一位活躍聰明、正直低調、成就卓然的學者，對教育和文史等領域頗有造詣，尤其在教育方麵其獨到之處。為了開拓丈夫的眼界，1949年王明貞攜夫第二次赴美，經烏倫貝克介紹來到聖母大學 (University of Notre Dame) 工作，從事美國海軍部資助的課題研究。她主要與Eugene Guth合作研究帶電粒子的多重散射理論和非高斯鏈聚合物的分子統計理論，高分子統計理論是20世紀統計物理學應用的一大成就，王明貞因此成為中國物理學家在這一研究領域的先驅。
朝鮮戰爭爆發後中美成為敵對國，1952年底王明貞辭去工作，夫婦二人決定回國。但由於她曾在MIT從事雷達研究，又在聖母大學為美國海軍工作，移民局禁止她離開美國。滯留美國期間，俞啟忠隻好到一個小旅館擔任管理員兼管財務，以維持生計。1954-1955年間，處於相互隔絕和敵對狀態的中美兩國在日內瓦進行了三個階段的外交談判和博弈，最終就雙方平民回國問題達成協議。1955年初王明貞夫婦終於成行，回國後先在俞啟忠的哥哥俞啟威家裏住了兩個月，後來王明貞被分配到清華大學從事理論物理教學，俞啟忠則到農業部工作。特殊的年代和環境使得王明貞從此離開物理學的研究前沿，但她把餘生的主要精力放在了教學上。王明貞從不對學校提出任何個人要求，在回國不久評定職稱時，主動要求將原來評定的二級教授降為三級。
在11年的清華從教生涯中，王明貞主要負責統計物理和熱力學的教學，有時兼顧量子力學和電動力學，以自己獨特的教學方法，培養了一批物理學和工程物理學專家。她在自傳《轉瞬九十載》中寫道："我自己不能評我自己上課的好壞，不過我是認真備課的，從來沒有在課堂上說過一句廢話。" 文革中王明貞和俞啟忠以莫須有的罪名被雙雙拘捕，分別度過了近六年和近八年的牢獄生涯。王明貞一生無兒無女，始終過著清貧的生活，以 "助人為樂、知足常樂、自得其樂" 的 "三樂" 為座右銘。她與丈夫相依相伴、共度晚年，二人約定身後將遺體捐獻給北醫三院供醫學研究，1995年俞啟忠辭世，2010年王明貞駕鶴西去，告別了其輝煌坎坷、淡泊低調、大隱於世的104年傳奇人生。左圖為1954年王明貞夫婦在舊金山手捧申請回國材料的合影，右圖為晚年王明貞。
1956年，張文裕和王承書攜子與郭永懷等人一起，從美國乘船繞經香港，回到闊別15年的祖國。回國後夫婦二人應時任所長錢三強之邀，來到中國科學院近代物理研究所 (後改稱中科院原子能研究所) 工作，張文裕和王承書先後於1957年和1980年當選為中科院學部委員 (院士)。為了國家需要，王承書清零改行，隱姓埋名30餘年。1958年中科院原子能所籌建熱核聚變研究室，王承書加入該室從事理論工作並任副主任。聚變能當時在國內是空白領域，也是王承書從未接觸過的全新課題。1959年她被派往蘇聯原子能研究所實習三個月，回國後開創了受控核聚變反應和等離子體物理的研究領域。王承書參與了國內最初三個等離子體實驗裝置的設計和建造，提出了plasma的漢語譯名"等離子體"，她翻譯的一本介紹美國受控熱核聚變工作規劃的書以及《熱核聚變導論》成為受控核聚變的入門指南。
1961年國家原子彈研製進入攻堅期，王承書調任中科院原子能研究所鈾同位素分離研究室研究員和副主任，從此她的名字在中國物理界悄然無聲地消失，為"兩彈一星"項目隱姓埋名幾十年。氣體擴散法是把天然礦石中煉出的鈾235濃縮，為核武器提供燃料，而級聯方案的計算和審定是擴散工廠的理論基礎。王承書帶領她的研究小組，解決了淨化級聯計算、級聯的定態和動態計算等重大課題，為中國第一座鈾濃縮氣體擴散工廠分批啟動作出了重要貢獻，並為中國鈾同位素分離理論研究奠定了基礎，在研製中國第一顆原子彈的裝料工作中做出了貢獻。1964年王承書擔任華北605所副所長及大型氣體擴散機總設計師，承擔研製大型擴散機物理參數的選擇工作。張文裕和王承書去世後，沒有為兒孫留下遺產，而是將一生積蓄全部捐給"希望工程"及資助家鄉的教育事業，在西藏日喀則的薩迦縣建起一座"文裕小學"。上圖為張文裕、王承書夫妻合影，下圖從左至右依次為鄧稼先、王承書、楊振寧、張文裕。
在密歇根大學Rackham研究生院的官網上，刊登了35位巴伯學者的照片和簡介，兩位王先生均名列其中。簡介中稱王明貞"對統計力學的貢獻得到廣泛公認"，"對物理學的貢獻將載入史冊"；王承書"為統計物理學和核物理學做出了重大貢獻"。200多年前，清代著名女科學家王貞儀曾寫下這樣的勵誌詩句："足行萬裏書萬卷，嚐擬雄心勝丈夫"，而這也正是王明貞和王承書一生的真實寫照。女科學家在科學世界猶如鳳毛麟角，她們靠自己的執著、堅毅和睿智，在科學道路上砥礪前行，留下了光輝的身影。她們在改變世界的同時，也扭轉了世人對女性的偏見。本文圖片均來自網絡，其中密歇根大學的圖片為該校Bentley曆史圖書館檔案庫收藏。
【注】本文被《知識分子》公眾號推送
這些文字傳播讓我想起美國那位房龍先生，他獨自一人將世界人文曆史用他的方式整理出來而後被傳播，而後也有人將它們翻譯成為中文版本，在我看來，你做的事兒是類似，謝謝 。
周末愉快。
發現，（下）中有副圖貼了兩次，彩色老奶奶和黑白年輕雙人那副，：）
這裏複活節後迄今是夏天氣候，預計下周將回複正常這裏四月天。
祝好。