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王天眷物理學家,曾參加微波受激發射(Maser)理論與實驗的研究。該項研究結果成為光受激發射(Laser)理論的先導,並最終導致激光的發明。在從事核四極共振研究中,發明了一種訊號反饋振盪檢波電路,被稱為「王氏電路」。他首次用實驗證實了電16極矩的存在。回國後致力於中國的波譜學事業,在建立中國物理學會波譜學專業委員會和領導中國科學院武漢物理所的工作方面做出了重要貢獻。

科學家(Scientist):對真實自然及未知生命環境、現象及其相關現象統一性的客觀數字化重現與認識、探索、實踐的人士[1]。如英國物理學家牛頓波蘭物理學家居里夫人,美籍科學家愛因斯坦,黑洞[2]之王霍金等。

貢獻

50年代初,王天眷在哥倫比亞大學攻讀博士和任輻射研究所高級研究員期間,參加了C.H.湯斯(Townes)教授領導的微波受激發射(Maser)研究。這一研究,首次從原子、分子中取出相干輻射能量而實現了微波放大和振盪。利用這一全新機理製成的放大器,其噪聲係數可接近於1;製成放大器和振盪器,可做成千萬年不差1秒的高穩定、高準確的原子時間頻率標準;製成波譜儀,可獲得比一般譜儀高一個數量級以上的分辨率,並首次觀察到氨反演譜線的精細結構。更為重要的學術意義在於,其受激發射機理引導人們探求從微波推至光頻的可能性,成為光受激發射(Laser)理論的先導,並最終導致激光的發明,開創了激光新時代。為此,湯斯獲1964年諾貝爾物理學獎。作為湯斯研究集體的成員,王天眷以其深厚的物理基礎和優良的實驗技術參與了該項目的理論和實驗工作,為首台氨微波激射器的研製成功做出了貢獻。正因為如此,湯斯在獲得諾貝爾獎後立即電告王天眷,讓他分享榮譽與快樂,並對當年他所作的愉快合作表示感謝。王天眷1979年率團訪美時,湯斯親自開車迎送,熱情接待,足見他們的學術情誼之深。

核電四極矩是描述原子核電荷偏離球對稱分布的一個物理量,它與核外電子產生的電場梯度相互作用形成一系列電四極能極,通過外加射頻場使能級發生共振躍遷,稱為核電四極共振。研究共振譜線的頻率、線寬及其與環境的變化關係,可以獲得原子核的電荷分布、核外電子結構和固體分子結構的有關信息。1950年後,王天眷在哥倫比亞大學對各種不同分子的氯(Cl)和銻(Sb)的同位素的核電四極矩相互作用及其隨溫度變化的關係作了系統的理論分析和實驗測量。特別有意義的是他發明的訊號反饋振盪檢波電路具有靈敏度高、噪聲低、電路簡化等優點,為同行專家一致公認和採用,被稱為「王氏電路」。另外,他以高精度(百萬分之一)的實驗技術成功地測出銻(Sb)的核電四極共振頻率因16極矩相互作用影響而產生的微小變化(十萬分之幾),首次用實驗證實了電16極矩的存在。而在這之前,由於電16極矩非常微弱,實驗上一直未找到測量它存在的方法。

1960年王天眷回國後,即致力於開拓和發展中國波譜學研究事業。他首先在中國科學院武漢物理所創建波譜學研究室,培養和造就了一批波譜學研究骨幹。60年代由於中國國防和現代化建設的需要,積極發展了原子鐘事業。王天眷發揮了他在美國與湯斯一起創造氨激射器的學識和經驗,在中國開展了氨分子鐘的研製工作,不久在他帶領下又成功地完成了氫激射的研製,對中國時間頻率計量事業起到奠基性的作用。此後又完成了銣原子激射器和銣原子鐘研製等重大任務。銣原子鐘從1969年完成交付國防工程使用,至今仍在服役;銣原子激射器1979年完成後成為中國高速飛行器的短期頻率統一校正標準,在中國首次向太平洋發射洲際導彈試驗中發揮了作用,受到中共中央、國務院和中央軍委的通令表彰,並於1985年獲國家科技進步一等獎、國防科委一等獎。與此同時,他領導的波譜學研究室開展了核磁、順磁、核電四極和光磁共振等基礎性研究工作,取得了一批成果。

為促進國際學術交流,1979年,王天眷率中國科學院波譜考察團訪美,歷時一個月,訪問考察了包括美國著名大學、實驗室和大公司企業等15個單位。離別19年後重返美國,看到國際上科學、教育和其他方面的迅速發展和變化,聯繫中國「文化大革命」造成的創傷,他感慨萬千,詳細寫出了考察報告,不但對中國波譜學研究提出了具體意見,還就國家科技、教育有關問題提出了一系列建議。這些建議包括,國家科技經費要有定額,不能時松時緊,要穩定、要有保證;外部對科研機構要少干擾,科學家、技術人員、工人和管理人員要精幹配套;要認真重視研究與生產的差別,研究是探索未知或未甚知的自然規律,強調創新、攻堅和突破,生產上要關注的是科學上已經基本解決而投入生產必須解決的與工藝有關的問題,強調穩定和可靠;要探求有效管理科學研究;學術界要加強交流,造成濃厚的學術空氣,要提倡尊重別人創造性見解和實驗結果,採用時要點名申謝,養成良好的學術道德;要有選擇地引進對科學實驗起重要作用的關鍵儀器設備,並經過消化,合理組織研製生產;要邀請有影響的科學家、有能力的實驗物理學家來講學、工作;要選派優秀的研究生和訪問學者出國深造,要選准單位和指導教授,以期得到更好效果;從長遠考慮,還應選派不超過30歲、政治思想好的優秀人才到國外長期(至少五年)深造。

這些意見和建議,充分體現了王天眷對國家發展滿懷希望,實事求是,大膽開拓,敢於直言和認真負責的精神。之後,他親自寫信與國外一些著名教授、學者聯繫,推薦武漢物理所一大批青年人到國外學習深造。這些人現在都成為學科帶頭人,在各個崗位上擔負重要責任。

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參考文獻