麻省理工大學教授微積分

① 物理學家介紹

物理學家介紹——霍金

1942年1月8日，霍金出生於英國牛津。這一天正是偉大的物理學家、天文學家伽利略300年前闔然長逝的日子。伽利略是最先提出了慣性定律原理（一切物體在不受外力作用時都會保持原來的運動狀態）的人，後來牛頓系統地歸納了這個定律（因此後人也叫它「牛頓第一定律」），使之成為一切力學定律的基石。愛因斯坦提出狹義相對論和廣義相對論，徹底改變了人類的時空觀念。霍金的成就與這幾位前輩相比又如何呢？他有資格躋身科學名人堂嗎？讓我們從他在學術界的第一次亮相看起：
1970年，28歲的霍金和彭羅斯（R. Penrose）合作，證明了「奇點定理」：在一定條件下，按照廣義相對論，宇宙大爆炸必然從一個「奇點」開始。為此，他們共同獲得1988年的沃爾夫物理獎。
霍金的貢獻——對黑洞性質的研究和提出量子引力論——論重要程度雖趕不上牛頓的萬有引力定律和愛因斯坦的兩個相對論，但是足以為他在科學名人堂中留下一席之地。尤其是他的量子引力論，整合了現代物理學的兩大領域，自成體系，使他能與創立分子生物學（生物學與量子力學的成功結合）的科學家平起平坐。
在霍金之前，所有的宇宙理論都以廣義相對論為基礎，但是只有霍金發現並證明了廣義相對論只是一個不完全的理論，它不能告訴我們宇宙起源的細節。因為根據廣義相對論得出的結論，所有的物理理論（包括它自己在內）都將在宇宙的開端處失效。顯然，廣義相對論只是一個不完全的「部分」理論，所以奇點定理真正所顯示的是，在極早期宇宙中有過一個時刻，那時宇宙是如此之小，以至於人們不得不考慮用20世紀另一個偉大的「部分」理論——專門描述微觀世界的量子力學——來研究它。霍金和他的搭檔被迫從對極其巨大范圍的理論研究轉到對極其微小范圍的理論研究。
恰好有這樣一種可能存在的微型天體可作為研究對象。正如霍金後來回憶的：「研究黑洞的性質，有助於我們同時理解大爆炸奇點，因為他們之間實在是太相似了。」於是他開始潛心研究黑洞問題。
【名詞解釋 黑洞：一顆內部燃燒盡了的大質量恆星由於自身的重力作用，外殼不斷向中心坍塌縮小，最後就會形成緻密的黑洞。黑洞是宇宙中的實體微粒，它們的體積趨向於零，而密度（密度＝質量÷體積）幾乎是無窮大，由於具有強大的引力，物體只要靠近這個微粒，就會被強大的引力吸住，連每秒傳播30萬千米的光也不能倖免。也就是說，沒有任何信號能夠從黑洞的作用范圍內傳出，這個作用范圍的界限被稱為「視界」，人類無法看到裡面的情形——對於觀測者來說，那就是漆黑一片——這也是黑洞名字的由來。】
1971年，霍金指出，宇宙大爆炸時間可能產生像質子那麼小（半徑10-13厘米）的重約十億噸的「太初黑洞」，它們的壽命大約和宇宙年齡相同。
1973年霍金、卡特爾（B. Carter）等人嚴格證明了「黑洞無毛定理」：「無論什麼樣的黑洞，其最終性質僅由幾個物理量（質量、角動量、電荷）惟一確定」。即當黑洞形成之後，只剩下這三個不能變為電磁輻射的守恆量，其他一切信息（「毛發」）都喪失了。「黑洞」的命名者惠勒（J.A. Wheeler）戲稱這特性為「黑洞無毛」。

華裔著名物理學家介紹

吳有訓
吳有訓先生於1916年考入南京高等師范學校理化部，受教於留美歸來的胡剛復博士。在胡先生的指導下，吳有訓在國內即對X射線有了一定的了解。1921年以優異成績獲得赴美留學機會。該年底吳有訓赴美，1922年初進入芝加哥大學。其時，著名物理學家A•H•康普頓正以訪問學者身份在芝加哥大學從事研究與教學，1923年他正式成為該校教授，該年5月康普頓發表了解釋X射線被石墨散射後頻率改變現象（後稱康普頓效應）的論文。當時也研究這一現象的美國物理界一位重要人物杜安已有所謂「箱子效應」和「三次輻射」的理論，因此他極力反對康普頓的工作。吳有訓先後以十幾種元素為散射物質進一步做了大量深入研究，通過精心設計實驗方案以無法辯駁的事實對康普頓的理論給予了極大支持。這些成果得到了國際物理界的關注和承認。相關數據被一些國際著作引用。吳先生1926年獲博士學位。國外有的物理教科書，因尊重吳先生的工作而將康普頓效應稱為康普頓—吳有訓效應。

嚴濟慈
嚴先生1923年赴法國留學，1927年獲科學博士學位。1880年著名物理學家比埃爾•居里發現了晶體的壓電效應，但壓電效應的定量數據的獲得，是嚴先生深入研究並精確測量給出的。嚴濟慈的導師是物理學家夏爾•法布里，他是居里夫婦的好朋友。瑪麗•居里夫人對嚴先生的研究非常支持，並把四十年前居里用過的石英晶體樣品借給了嚴濟慈。著名的物理學家朗之萬對嚴濟慈也非常賞識，給予了許多指導和幫助。嚴先生在大量實驗基礎上，總結出了石英晶體的壓電效應及其反效應具有各向異性、飽和現象以及瞬時性等特性，擴充發展了居里的理論。1927年法布里當選為法國科學院院士，在就職儀式上他宣讀了他的得意弟子---嚴濟慈的博士論文。1931年嚴先生回國。1935年與著名物理學家F•約里奧—居里及卡皮察同時當選為法國物理學會理事。

趙忠堯
趙忠堯先生1927年到美國加州理工學院受教於1923年諾貝爾獎得主密里根，1930年獲博士學位。1979年丁肇中在西德同步幅射中心「佩特拉」加速器落成典禮時，向十多個國家上百名科學家這樣介紹趙忠堯：「這位是正負電子產生和湮滅的最早發現者，沒有他的發現，就沒有現在正負電子對撞機」這是指趙先生在研究密里根給出的第二個課題（第一個課題被趙先生拒絕了）「硬γ射線通過物質時的吸收系數」時，測量到了反常吸收和特殊輻射現象。所謂反常就是與當時比較公認的克萊因---仁科公式有很大出入，即只有在輕元素上的散射才符合而在通過重元素時相差很大，如當硬γ射線被鉛散射時吸收系數比公式結果大了約40%。由於密里根相信克萊因---仁科公式的結果，而對趙先生的結果不甚相信，以至將論文擱置了2個多月。後來由於鮑文教授十分了解趙先生的工作，向密里根作了保證，文章才於1930年5月在美國《國家科學院院報》發表。在接下來的實驗中趙忠堯發現γ射線被鉛散射時，除康普頓散射外，伴隨著反常吸收還有一種特殊的光輻射出現。由於當時所用的方法不能顯示詳細的機制，只能斷定這兩種現象不是由於核外殼層電子而是由於原子核所引起的。事實上，反常吸收是由γ射線在原子核周圍產生正負電子對而減少的結果，而特殊輻射就是一個正電子和一個負電子碰撞湮沒而產生二個（或二個以上）光子的湮沒輻射。

王淦昌
丁肇中先生說過：「中國老一輩物理學家能留名學史上的有趙忠堯和王淦昌先生等。」
王先生1930年考取官費留學生，到德國柏林大學威廉皇家化學研究所，師從邁特納，他先後在哥廷根和柏林大學有幸聽過玻恩、米澤斯、海特勒、諾特海姆、弗蘭克、薛定諤以及德拜等人的課。1933年26歲的王先生完成博士論文《ThB+C+C11的β譜》，年底由著名物理學家馮•勞厄、玻登斯坦以及邁特納等人組成的答辯委員會審查並通過了王淦昌的博士論文。1934年1月王淦昌參觀了卡文迪許實驗室，拜會了盧瑟福、查得威克等物理學家。1934年4月回國。
王先生的科學貢獻主要有：提出了驗證中微子存在的實驗方案；利用宇宙線研究了μ介子衰變特性；首次發現了反西格馬負超子；首次觀察到在基本粒子相互作用中產生的帶奇異誇克的反粒子，獲1982年國家發明一等獎。
王先生參與了我國兩彈研製的試驗研究和組織領導，是我國核武器研製的主要奠基人之一。

錢學森
錢學森(1911—)，中國科學家，火箭專家，1911年12月1日生於上海，3歲時隨父來到北京，1934年畢業於上海交通大學機械工程系，1935年赴美國研究航空工程和空氣動力學，1938年獲加利福尼亞理工學院博士學位。後留在美國任講師、副教授、教授以及超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任。1950年開始爭取回歸祖國，受到美國政府迫害，失去自由，歷經5年於1955年才回到祖國，1958年起長期擔任火箭、導彈和航天器研製的技術領導職務。1959年，加入中國共產黨。現任中國科技協會名譽主席等職。

錢學森1935年進入麻省理工學院航空工程系。當時美國唯獨加州理工學院有一所空氣動力學實驗室，主任是匈牙利著名學者馮•卡門（也譯為馮•卡曼）。馮•卡門早年也是有成就的物理學家，是麥克斯•玻恩的好朋友及合作夥伴之一。後來，卡門專門研究流體動力學和空氣動力學，成為在這兩方面極富盛名的權威。1936年秋，錢先生慕名到加州訪問卡門。卡門對錢學森敏捷而又富於智慧的思維非常欣賞，建議錢學森到他這里來讀博士學位。從此錢學森在卡門指導下專攻高速空氣動力學。中國學生贏得了卡門的特殊感情，除錢先生外，他還培養出了林家翹、錢偉長及郭永懷等中國著名數學家、科學家。他常說：「世界上最聰明的民族有兩個，一個是匈牙利，一個是中國」。
在卡門的指導下，錢學森1933－1945年間在《航空科學》、《應用力學》等雜志發表8篇論文，推出了卡門---錢學森公式，提出了跨聲速流動相似律等許多開創性工作。1945年卡門任美國空軍科學顧問團團長，授少將軍銜，錢學森任顧問團火箭組組長，上校軍銜。第二次世界大戰結束後，美國空軍當局高度評價錢學森的工作，認為他為戰爭的勝利作出了巨大的貢獻，卡門更是器重他的得意門生，稱他為火箭方面最得力的專家。錢學森幾經磨難1955年才得以回國，為新中國火箭、導彈以及航空航天技術的發展做出了奠基性的工作。1991年榮獲《國家傑出貢獻科學家》的稱號。

錢三強
錢三強(1913—1992)，中國實驗物理學家，浙江省吳興縣。1929年考入北京大學理科預科，1932年考入清華大學物理系，1936年清華大學物理學系畢業。1937年赴法國留學，在約里奧•居里夫婦指導下，在巴黎大學鐳學研究所居里實驗室和法蘭西學院原子核化學實驗室進行原子核物理的研究工作，1940年獲法國國家博士學位，1942年底赴里昂等待乘船回國，由於太平洋航線中斷，他滯留里昂大學任教，1944年和1947年起先後擔任法國國家科學研究中心研究員和研究導師，1946年獲法國科學院亨利•德巴微獎金。1948年回國後，任清華大學物理學系教授和北平研究院原子學研究所所長。中國科學院成立後歷任近代物理研究所副所長、所長、計劃局副局長、局長，學術秘書處秘書長，1956—1978年任副秘書長、1958年任原子能研究所所長，1978—1984年任副院長；1955年受聘為數學物理學化學部(現為數學物理學部)學部委員，任中國科學院主席團成員，特邀顧問。1956—1978年還擔任第二機械工業部副部長。1951年起選為中國物理學會副理事長，1982年被選為理事長。1978年被遴選為中國人民政治協商會議第六屆全國委員會常務委員。1992年6月28日0時28分於北京病逝，終年79歲。

錢三強1948年回國後培養了一批從事研究原子核科學的人材，建立起中國研究原子核科學的基地。1955年起參加了原子能事業的建立和組織工作，將近代物理所改建為原子能研究所，
領導並促進了這一事業的發展以及有關科技工作的開展，對中國科學院和中國原子能事業的建設、計劃和學術領導都做出了貢獻。

1937年，錢三強考取了中法教育基金委員會留法公費生。夏到達巴黎，當時正在法國參加會議的嚴濟慈親自將他介紹給了伊萊娜•居里。伊萊娜•居里和約里奧•居里人稱「小居里夫婦」。錢三強進入居里實驗室後，盡量多干具體的工作。除了自己的論文工作，有機會就幫助別人，目的是想多學一點實驗本領。有人問他為什麼這樣？錢三強說：「我比不得你們，你們這里有那麼多人，各人各干各人的事。我回國後只有我自己一個人，什麼都得會幹才行。」就這樣東問西問兩年多的實驗室工作使錢三強增加了豐富的知識和實際技能。
1939年希特勒軍隊佔領法國，錢三強隨同事想逃難，但未能成功。這時他的公費留學費用中斷了，回國不能，留下又沒有生計。在錢三強最困難的時候，當時不肯離開法國的約里奧向他伸出了援助之手，他說：「既然是這樣，那還是想法留下吧，只要我們自己能活下去，實驗室還開著，就總能設法給你安排」。1943錢三強回到了巴黎繼續在居里實驗室做研究工作,直到回國。錢三強不僅完成了學業，而且憑他的卓越貢獻已成為著名的物理學家。1946年他領導的研究小組利用核乳膠研究鈾裂變，發現了著名的鈾核三分裂四分裂現象，榮獲法國科學院享利•德巴微物理學獎金。約里奧曾說：「鈾核三分裂和四分裂是第二次世界大戰以來法國核物理界一個重要工作。」1947年錢三強擔任法國國家科學研究中心研究導師一職。
1948年錢三強回國時小居里夫婦給他寫的評語中說：「他對科學事業的滿腔熱忱，並且聰慧有創見。我們可以毫不誇張地說，在那些到我們實驗室來並由我們指導的同一代科學家中，他最為優秀。......我們的國家承認錢先生的才幹，曾先後命他擔任國家科學研究中心研究員和研究導師的高職。他曾受到法蘭西科學院的嘉獎。」
「錢先生還是一位優秀的組織工作者，在精神、科學與技術方面他具備研究機構的領導者所應用的各種品德。」

彭桓武
在《我的一生和我的觀點》一書中玻恩提到：「在我的學生中有四個很有才華的中國人；其中之一是黃昆...」，另外三人是彭桓武、程開甲和楊立銘。
彭桓武1915年生於吉林長春市，1938年秋赴英在愛丁堡大學隨玻恩學習，1940年獲哲學博士學位，1945年獲科學博士學位，1947年底回國。玻恩在他的著作《我的一生》中回憶說：「我的第一個中國學生是個矮小而強壯的小夥子，名叫彭（桓武）。他天賦出眾...我記得有一次他在一個理論問題上出了一個錯，錯誤找出來後，他非常沮喪，以致決定放棄科學研究，代之以為中國人民撰寫一部大《科學網路全書》，包括西方所有重要的發現和技術方法。當我說到我以為這對單個人來說是個太大的任務時，他回答道，一個中國人能做10個歐洲人的工作。...他被任命為愛爾蘭都柏林薛定諤高級研究院的教授，作為亥特勒（W.Heitler）的繼任，...我想彭是得到歐洲教授職位的第一個中國人。幾年以後他決定回中國，在走以前他來看望我們並和我們（指玻恩一家，本文作者注）一路到蘇格蘭西北高地的尤拉浦爾去，我們在那裡度假。...我們一起度過了美好的幾天。然後他離開了我們再沒見過他，他也沒寫信來。」玻恩說：「彭除了他那神秘的才幹外是很單純的，外表象一個壯實的農民。」從玻恩的字里行間滲透出他對這位倔強的中國北方小夥子的喜愛欣賞與想念。彭先生在英國時與亥特勒合作做介子理論方面的研究，並由於在理論物理方面的貢獻1945年與玻恩分享了英國愛丁堡皇家學會麥支杜加爾---布列斯班獎。回國後繼續進行核物理研究，對分子結構提出了以電子鍵波函數為基礎的計算方法。1956－1957年在他的領導下鄧稼先與何祚庥、徐建銘、於敏等合作發表一系列重要論文，為中國核物理研究做了開拓性工作。
彭先生1982年獲國家自然科學獎一等獎。1985年獲國家科技進步特等獎。

楊振寧
楊振寧(1922—)，美籍華人，理論物理學家，1922年10月1日生於安徽省合肥縣(今合肥市)。
在西南聯合大學物理學系吳大猷指導下完成學士論文，1942年畢業後即入研究院深造，在王竹溪指導下研究統計物理學。1945年赴美，入芝加哥大學做研究生，
受E•費米熏陶，在導師E•特勒的指導下完成博士論文，1948年獲博士學位。1948—1949年任芝加哥大學教員，1948—1955年在普林斯頓高級研究院工作，1955—1966年任該所教授，1966年任紐約州立大學
石
溪分校的愛因斯坦物理學講座教授，並任新創辦的該校理論物理研究所所長，美國總統授予他1985年的國家科學技術獎章。1948年12月27日，北京大學授予楊振寧名譽教授授證書。
楊振寧對理論物理學的貢獻范圍很廣，包括基本粒子、統計力學和凝聚態物理學等領域。對理論結構和唯象分析他都有多方面的貢獻。

鄧稼先
鄧稼先(1924—1986)，中國核物理學家，1924年6月25日生於安徽懷寧，祖父是清代著名書法家和篆刻家，其父是著名的美學家和美術史家。七七事變後，全家滯留北平，16歲隨其姐來到四川江津念完高中。1941—1945年在西南聯大物理系學習，受業王竹溪、鄭華熾等著名教授。1945年抗戰勝利後，遷返北平，應聘於北大物理系任教。1948年到美國印第安那州普渡大學念研究生，被選入「留美科協」總會幹事會。新中國的誕生促使他決心盡早回到祖國。1950年8月，在他取得學位後的第九天，沖破重重險阻登上了回國輪船。1950年10月在中國科學院近代物理研究所任助理研究員，從事原子核理論研究。1958年8月調到新籌建的核武器研究所任理論部主任，負責領導核武器的理論設計，後歷任研究所副所長、所長，核工業部第九研究設計院副院長、院長，核工業部科技委副主任，國防科工委科技委副主任，是我國核武器研製與發展的主要組織者和領導者。
1956年加入中國共產黨，曾任中共第十二屆中共委員會委員，中國科學院委員。
1985年7月患直腸癌，堅持工作直到生命的最後一刻，1986年7月29日卒於北京，終年62歲。

李政道
李政道(1926—)，理論物理學家。1926年11月25日生於上海。1943—1944年在浙江大學(當時一年級在貴州永興)物理學系學習，得到老師束星北的啟迪，而開始了他的學術生涯。1944年因翻車受傷停學。1945年轉學到昆明西南聯合大學物理學系。1946年受他的老師吳大猷的推薦，得國家獎學金，去美國深造，入芝加哥大學研究院，1948年春天，李政道通過了研究生資格考試，開始在費米的指導下作博士論文研究。
1949年底，在費米的指導下，李政道完成了關於白矮星的博士論文，獲得博士學位。以後在該校天文學系半年和加利福尼亞大學(伯克萊)物理系一年任講師並從事研究工作。
1950年，李政道和來自上海的大學生秦惠君結婚。他們有兩個孩子，長子李中清，現任加州理工學院歷史教授；次子李中漢，現任密歇根大學化學系助理教授。1951年到普林斯頓高級研究院工作。1953年任哥倫比亞大學物理學助理教授，1955年任副教授，1956年任教授，1957年獲諾貝爾物理學獎，1960—1963年任普林斯頓高級研究院教授兼哥倫比亞大學教授。1963年任哥倫比亞大學物理學講座教授，1964年任該大學費米物理學講座教授，1983年任該大學全校講座教授。他還是美國科學院院士。
李政道對近代物理學的傑出貢獻是：1956年和楊振寧合作，深入研究了當時令人困惑的「θ•γ」之謎，即後來所謂的K介子有兩種不同的衰變方式，一種衰變變成偶宇稱態，一種衰變成奇宇稱態。認識到很可能在弱相互作用中宇稱不守恆。進一步提出了幾種檢驗弱相互作用中宇稱是不是守恆的實驗途徑。次年，這一理論預見得到吳健雄小組的實驗證實。因此，李政道與楊振寧的工作迅速得到了學術界的公認，並獲得了1957年諾貝爾物理學獎。

丁肇中
丁肇中(1936—)，實驗物理學家。祖籍山東日照。1956年到美國密執安大學，在物理系和數學系學習，1960年獲碩士學位，1962年獲物理學博士學位。1963年，他獲得福特基金會的獎學金，到瑞士日內瓦歐洲核子研究中心(CERN)工作。1964年起在美國哥倫比亞大學工作。1965
年成為紐約哥倫比亞大學講師。1967年起任麻省理工學院物理學系教授。他的研究方向是高能實驗粒子物理學，包括量子電動力學、電弱統一理論、量子色動力學的研究。他所領導的馬克•傑實驗組先後在幾個國際實驗中心工作。
由於丁肇中對物理學的貢獻，他在1976年被授予諾貝爾物理獎(發現J/Ψ粒子)，並被美國政府授予洛侖茲獎，1988年被義大利政府授予特卡斯佩里科學獎。他是美國國家科學院院士，美國文理科學院院士，前蘇聯科學院外籍院士，中國台北中央研究院院士，巴基斯坦科學院院士。他曾被密歇根大學(1978年)、香港中文大學(1987年)、義大利波洛格那大學(1988年) 和哥倫比亞大學(1990年)授予名譽博士學位。他是中國上海交通大學和北京師范大學的名譽教授。他曾獲得過許多獎章，如1977年獲美國工程科學學會的埃林金獎章，1988年獲義大利陶爾米納市的金豹優秀獎及義大利布雷西亞市的科學金質獎章。他也是《原子核物理B(Nuclear Physics B)》、《核儀器方法(Nuclear Instruments and Methods)》和《數學模型(Mathem atical Modeling)》等科學期刊的編委。