束星北

束星北先生於清光緒卅三年（農曆丁未年八月二十四日，公元1907 年10月1日），出生於江蘇省江都縣九帖洲開沙念四圩（即今揚州市廣陵區頭橋鎮安帖村四圩組13號“束家老宅”）。

1913 -1914年，束星北先生入故鄉頭橋安帖念四圩私塾讀書，受其伯父同科秀才魏楚翹啟蒙。

1916年，入江都縣大橋鎮小學讀書。

1919-1921年9月，入泰州明德中學。

1924年7月，轉入鎮江潤州中學高中部就讀。9月，求學於杭州之江大學。

1925年9月，求學於濟南齊魯大學（現山東大學趵突泉校區）。

出國留學

1926年4月，自費赴美留學，入堪薩斯州拜克大學物理系三年級。

1927年2月，轉到舊金山加州大學學習；7月，經日本、朝鮮、莫斯科、華沙，去歐洲遊歷，在愛因斯坦任教的柏林大學威廉皇帝物理研究所當了一段時間研究助手。

1928年10月，入英國愛丁堡大學深造，師從理論物理學家E．T．惠特克（Whittaker）和C．G．達爾文（Darwine r）。

1930年1月，獲碩士學位，隨後到劍橋大學讀研究生。

1930年9月，返美進麻省理工學院，師從D．J．思特羅克教授（Struik），任研究助教，並繼續研究生學習。

1931年5月，再獲理學碩士學位。

回國任教

1931年9月回國探親，是年與葛楚華女士結婚。

時值“九一八”事變，國難當頭，束星北先生投筆從戎，於1932年1月受聘於南京中央軍官學校，任物理教官。

1932年7月，因觸犯蔣介石於離去南京中央軍官學校；9月，受聘於浙江大學物理系任副教授。

1933年，研究廣義相對論。

1935年7月，物理系全體師生因反對校長獨斷專行，離校；8月，束星北到上海任暨南大學教授兼數學系主任，併兼交通大學物理系教授。

1936年4月，竺可楨出任浙江大學校長后，聘請原物理系全體教師、技工回校，束星北也於1936年8月回浙江大學，翌年升為教授。

抗戰期間，他隨校到貴州遵義、湄潭。其間1944年10月-1945年9月，曾被借聘到重慶軍令部技術室任技術顧問一年。

1945年春，領導研製成功中國首部雷達。8月，做《原子彈理論學術報告》。

1946年，隨校複員回杭州，此後曾兼任齊魯大學和之江大學教授。

1952年，因院系調整，到青島山東大學物理系任教授，並轉向大氣動力學研究。當年，山東大學成立海洋系，物理系氣象組轉入海洋系，束星北任海洋系氣象研究室主任。

1960年，束星北轉到青島醫學院任教員，繼續管制勞動。

1964年8月，向有關組織提出研究核武器要求。

1965年，撤消管制。同年，完成中國首部《狹義相對論》。

1978年5月，束星北被青島海洋局第一海洋研究所聘為研究員，開展海洋物理研究。

1979年春，參加中國首枚洲際彈道導彈試驗；同年，束星北得到徹底平反，完全恢複名譽。

晚年經歷

1981年起，束星北先後當選為山東省和青島市物理學會名譽理事長，中國海洋物理學會副理事長、名譽理事長。

1983年1月，任中國人民政治協商會議山東省第五屆委員會委員。

1983年10月30日凌晨3時，束星北先生因患老慢支和肺心病，病逝於青島。在他病重期間，覺得自己雖七十多歲，但大腦仍跟二三十歲一般，要求捐獻出自己的遺體用於醫學研究。束先生家屬按其遺願，向有關單位遞交了“遺體捐贈申請書”，並完成了遺體交接工作。

這期間，青島醫學院各級領導班子都在“大換血”，束星北遺體就被遺忘了。半年以後，有人突然想起束星北，遣人去看時發現遺體已腐爛不堪。有關領導見遺體非但不能解剖，連標本價值也失掉了，便遣了兩個學生將其送到醫學院院后的“舍林子”里埋掉。去“舍林子”須走醫學院的正門，這樣一來就得繞一個很大的圈子，兩個大學生在處理遺體時，為了省事，他們趁著沒有人注意的功夫，就近將束星北的遺體草草地埋葬在學校籃球場旁邊的雙杠下面。

• 理論物理研究

1941年，束星北針對量子電磁場高次微擾計算中的發散困難，提出將發散上項切斷（cut－off），繼續計算下去，可得到原子能級的電磁場修正。這個想法接近貝特於1947年計算蘭姆效應的觀點，他對氦的電子能級計算得到與貝特相同的修正值。他認為測不準關係是基本原理，對於單粒子系統，測不準關係應該能直接給出體系的基態能量。根據這一觀點，他成功地推導了諧振子、氫原子和類氫原子基態的能級，結果刊登於英國《哲學雜誌》。

在電動力學中，麥克斯韋方程組既有一個推遲解，又有一個超前解，通常認為超前解不符合因果律而被捨棄。束星北卻認為，如方程式數學上正確，就不應捨去合乎一般物理要求的解。經過鑽研，他論證了當恰當注意邊界條件時，這個超前解與推遲解等同，都不違反因果律，而通常在人們感興趣的外向輻射的邊界條件下，捨去超前解又是正確的。

抗戰時期，在湄潭他同工人一起修好報廢的發電機和冰箱各一台。他與實驗室技師任仲英合作研製成功在銅鐵上塗鎳，獲當時國家獎。1944年，因國防需要他主持雷達研製，探測地面約10公里遠的目標獲得成功。

1945年，J．A．惠勒（Wheeler）和R．P．費因曼（Feymann）曾把輻射的原因歸因於吸收體的存在。束星北對此發表一篇文章，根據他對波動方程的超前解與推遲解等同的證明，論證了“吸收體的反作用”不存在，認為他們所說的“吸收體”無任何物理真實性。

1952年前，束星北在物理方面的研究工作，涉及相對論、量子力學、電動力學、統計力學等多個領域，其主要工作在廣義相對論與量子力學方面。

1928年狄拉克提出電子的相對論運動方程，奠定了相對論性的量子力學基礎。這一偉大理論立即引起了很大轟動。達爾文曾對狄拉克方程求得嚴格解。在這期間，束星北正好師從達爾文，還到狄拉克所在的劍橋大學學習，因而對狄拉克方程也曾有過很大興趣。狄拉克方程提出后，許多學者曾就該方程的數學基礎和表示形式的進一步完善進行了研究。束星北於1931年在麻省理工學院完成的碩士論文也是這方面工作的一個探索。他利用廣義超複數系，通過對黎曼空間度規的線性化推導了一些黎曼幾何中類似的結果，主要是在四維情況下寫出了狄拉克方程，從而在狄拉克方程的數學基礎和表現形式的進一步完善方面作了一些有意義的探索。束星北在該工作快結束時，看到R．A．福克（Fock）和D．伊凡寧柯（Iwanenko）做了類似工作。他們的基本思想相同，但處理方法不同。束星北所研究與應用的廣義超複數系，其性質與克里福特群類似。20世紀80年代，克里福特群被引入量子場論的研究，受到廣泛重視。束星北在狄拉克方程方面的工作是有創造性的，但寫完論文即回國探親，該工作沒有再繼續下去，這篇碩士論文也沒有正式發表。

束星北是中國早期從事相對論研究的理論物理學家之一。愛因斯坦廣義相對論的引力定律，開始時只得到球對稱靜力場的近似解，隨後K．史瓦西（Schwarzschild）得到球對稱靜力場的精確解。20世紀30年代初，束星北曾試圖推廣到球對稱的動力場，得到有質量輻射的近似解。

統一場論是愛因斯坦終身追求的廣義相對論的基本問題。愛因斯坦引力場幾何化的成功，立即導致用類似的純幾何概念來描述電磁場的願望。H．韋爾（Weyl）、愛丁頓和愛因斯坦本人都曾經想通過對B．黎曼（Riemann）幾何的修正，把用於引力場的廣義相對論推廣於電磁場，但都沒有成功。1930年前後，束星北也試圖探索引力場與電磁場的統一理論，考慮了引力場與電磁場的根本異同，他提出用質量密度r和虛數電荷密度s之和r+is代替廣義相對論中的能量－動量－張量中的質量密度r，從而導出一級近似的複數黎曼線元，實數部分正好代表引力場，虛數部分正好代表電磁場，並由之進一步推導出麥克斯韋方程組和洛侖茲作用力方程。這樣得到的理論特別簡單，而且使電荷、電流密度和電磁勢之間的關係立即變得清楚明了。

1942年，浙江大學遷到湄潭后，他又開始探索任意參考系之間的相對性問題，試圖放棄愛因斯坦的統一場論，由等效原理中的時空變化率，進入相對論，只承認洛侖茲變換，將普遍時空變成相對於運動質點的時空，而不是一個唯一的統一的時空。他曾用瞬時微分洛侖茲變換方法，得到任意相對運動的參考系之間的變換，電磁場張量在具有相對加速運動的參考系之間具有相對性：無論是電荷加速運動、觀察者靜止，還是電荷靜止、觀察者加速運動，所觀察到的電磁場完全一樣。

束星北所研究的都是相對論的基本問題。但由於這是一個尚未成熟的課題，更由於戰爭和其他因素影響，他的研究探索多次中斷，未能繼續深入下去。在他受到政治打擊之後，他於1965年寫成了《狹義相對論》書稿。

• 大氣動力學研究

1952年院系調整，束星北到山東大學物理系時，正值第一個五年計劃即將開始。面對國民經濟發展的需要，束星北放棄相對論研究，決心獻身氣象科學。在他主持下的氣象研究室，從開始只有幾個人，發展成為20多人的研究室，1953—1954年，寫出氣象研究論著近10篇，從物理學角度對大氣動力學作了理論探討。

束星北認為氣象研究是一門應用科學，他的工作不滿足於理論推導，必須聯繫實際以驗證，進而探討用於天氣預報的可行性與方式方法。

在氣象研究中，對於干空氣絕熱運動一般視作等熵變化。從等熵運動中，束星北得出決定溫度直減率七變化的因素有：空氣壓力變化、水平輻合和冷暖平流切變等三種。理論上比S．彼得遜（Petterssen）和B．赫爾維茨（Haurwitz）等所得結果更完善。在大氣騷動和空氣運動學方面，束星北得到的波速方程比C．G．羅思必（Rossby）的結果在形式上更為廣泛，理論上較為完整。他還從大氣騷動導出溫壓結構的槽脊方位和傾度關係，提出傾向與強度相互消長變化等結論，有助於對西風波的認識。束星北在“高空變壓計演演算法的建議”中導出的高空變壓公式與羅思必的公式大致相同，而理論上更嚴格些。關於基培爾學說，束星北曾發表兩篇文章，為基培爾的假設提供了理論依據，並從基本假設出發導出預報方程，避免了基培爾學說中不合理的設想和簡化。

• 動力海洋學研究

1980年春，在動力海洋學習班上，他與中國科學院聲學研究所汪德昭所長共同倡導，在中國近海開展海洋內波的觀察研究，在海洋研究所組建了由他領導的海洋內波研究組進行內波理論的探索研究和現場觀察。為此，展開了測溫鏈的研製，1981年完成了由12個鉑電阻探頭構成以單板機控制、取樣、記錄的測溫鏈，並在黃海進行了內波測量試驗。接著又開始研究16個熱敏電阻探頭構成的微機控制、取樣、記錄的測溫鏈。

1978年，為航天工業部計算了洲際導彈彈頭接收和打撈的最佳時限，確認在3分鐘內可以立即打撈。

1984年，他所創建的內波研究組研製成了第二代熱敏電阻測溫鏈，並用于海洋內波的正式現場測量。

1985年發表了由他的學生執筆，以他為第一作者的兩篇有關海洋內波的論文。這些雖是初步的工作，然而是中國海洋學界公開發表的有關海洋內波的最早的研究論文。

在青島醫學院勞動期間，他仍然堅持不懈地鑽研科學，做了大量技術工作，修好和研製了一批當時國內難以修理的精密電子儀器。1972年底完成了中國科學院委託的衝擊功對金屬膠粘劑的破壞因素研究。

• 主要論著

狹義相對論．青島：青島出版社，1995.

陳成琳，束星北．能量均配定律和大型布朗運動的力學過程．山東大學學報，1953，3：43—50．

束星北．干空氣絕熱上升時，是否作等熵變化．山東大學學報，1953，3：51—52．

束星北．大氣騷動研究．山東大學學報，1953，3：53—63．

束星北．空氣運動學研究．山東大學學報，1953，3：64—67．

束星北．基培爾基本假設的理論證明及對流頂壓力溫度試報．山東大學學報，1953，3：68—74．

束星北．高空變壓計演演算法的建議．氣象學報，1954，25：291—294．

束星北．根據基培爾基本假設的天氣預報新法．氣象學報，1954，25：295—298．

束星北，蔡建華．評輻射由於吸收的理論．物理學報，1954，10：35—41．

束星北．流體力學的一個定律在氣象學上的應用．物理學報，1955，11：1—17．

束星北．學習氣象學筆記．山東大學學報副刊，1955．

束星北，耿世江等．利用海流觀測資料檢驗近海內波．海洋學報，1985，7：533—538．

束星北，趙俊生等．用單站測量確定近海內潮波的方向和速度．海洋學報，1985，7：665—673．

Hsin P．Soh．On the foundation of mathematics physics．Master　Thesis，1930，University　of　Edinburg．

Hsin P．Soh．Non－statical solution of Einsteion’s law of gravitation．Phy．　Rev．1930，36：1515；Sci．Report（Chekiang University），1934，I，　1：125—132．

Hsin P．Soh．Introductory study of hypercomplex number systems and　their applications in geometry．Master　thesis，1931，MIT．

Hsin P．Soh．Theory of gravitation and electromagnetism．J．Math．　Phys．，1933，12：298—305；Chinese J．Physics，1933，1：74—81；Sci．Report（Chekiang University），1934，I，1：135142．

Hsin P．Soh，Mu H．Wang．Lorentz transformation of the field strength　of an accelerating charge．Sci．Record，1945，1：431—437．

Hsin P．Soh，et．a1．Relative nature of electromagetic radiation．Nature， l946，157：809．

Hsin P．Soh．Relativity transformations connecting two systems in arbi－　trary acceleration．Nature，1946，158：99．

Hsin P．Soh．Force as a fictitious idea．Phil．Mag，1947，38：606—　608．

Hsin P．Soh．On the advanced solution of the wave equation．Chinese　J．Physics，1950，7：491—496．

Hsin P．Soh．Examples on the calculation of energy states by uncertainty　relations．Phil Mag．，1950，41：851—854．

Hsin P．soh．Note　on velocity transformation in special relativity．Chi－　neseJ．Physics，1951，8：236—238．

人才培養

• 執教經歷

束星北在浙江大學任教19年，教過理論力學、理論物理、量子力學、熱力學、電磁學、無線電、狹義相對論、廣義相對論、物理討論乙（與王淦昌合開）等課程。他著重講透物理學的基本概念和基本原理，凡領受過他的理論啟蒙的學生，都會經歷到理解了一個基本原理的真諦時那種豁然頓悟的樂趣，欣賞到理論思維的威力和自然界奇妙的統一性。

1942年暑假，他在湄潭專門組織了群論討論班，講韋爾的《群論》，重點是講在原子光譜和核譜方面的應用。這在中國內地是比較早的介紹。

1952年束星北到山東大學物理系，除講授物理課程外，還主動要求參加普通物理教研組，親自輔導提高該組教師水平，對物理系教學質量的提高起了很好的作用。

在青島醫學院期間，束星北精神上、生活上極其痛苦與艱難，為提高青年教師數理基礎，他仍非常認真、盡心儘力地講授電動力學、傅里葉級數、普通物理學、微分方程、矩陣、醫學生物統計等課程。

束老師在曾榮書記的支持下在海洋局一所開辦了海洋動力學進修班，培養了28名學員，並開展了以實測為基礎的海洋內波研究，取得了重大成績。束老師培養的這些學員都成為了國家海洋研究的支柱力量，在海洋學研究中作出重大貢獻。

• 教學方法

束星北講課從不照本宣讀，不作面面俱到的講解。但對根本性原理卻不厭其煩地從日常所見的自然現象出發，以各種生動的實例，從不同側面深入淺出地反覆論證，使學生一通百通地理解、掌握、運用基本原理概念。

束星北講基本原理和重大發現時，幾乎都按認識演變的歷史，從黑體輻射到量子力學，從以太到相對論等等，講清講透。在歷史地闡明和論證完畢物理學的一個基本原理或定理之後，他總愛說“物理學是逼上梁山的”，以形容人們認識物理規律的過程。

束星北特別著重引導學生抓住物理學的一些本質問題：在講量子力學時，他強調統計性和測不準關係，用大量事例著重闡明測不準關係原理；在講狹義相對論時，他特彆強調相對論的核心問題是同時性問題，在狹義相對論中，同時性只有相對的意義，只有時空的點才是絕對的；在討論經典統計物理時，他強調指出統計物理的核心問題是玻耳茲曼的H定理。

束星北注重培養學生的獨立思考能力。他要求學生對學過的東西一定要消化，不贊成死記硬背。他經常講應該吸收那些對的部分，擯棄那些錯的部分，反對盲目引述文獻和專家權威的話，認為如果不變成自己的東西，即使說對了也無用。他所出試題相當部分要求靈活運用講授內容，靠死記硬背是答不出來的。

• 著名學生

束星北在浙大的學生中有諾貝爾獎得主李政道，2013年度國家最高科學技術獎獲得者程開甲，還有李文鑄、李壽枬、許良英和周志成等學界名人。

“中國曾有過這樣一位科學家，是中華民族的自豪。”（國家海洋局局長孫志輝）

“束星北先生是一位十分嚴謹的科學家。”“星北的一生是偉大的，做了許多重要的成果。雖經坎坷，仍能為國家、為人民做出這麼多的貢獻，是值得後人學習的。”“束星北教授，天資聰明，曾做愛因斯坦的助教，我為了研究場論物理，曾向他學習過場論數學。”（中國核科學的奠基人和開拓者之一、中國科學院院士、“兩彈一星功勛獎章”獲得者王淦昌）

父親決不是什麼“天才”，他是通過勤奮獲得成績的。（束星北之子束慶星）

束星北老師的啟蒙，吳大猷老師的教育及栽培和費米老師的正規專業鍛煉都直接地影響和造成我以後的工作和成果。我的一生和他們對我的影響是分不開的。而我最早接受的啟蒙光源就是來自束星北老師。（美國哥倫比亞大學教授、美國科學院院士、中國科學院外籍院士、1957年諾貝爾物理獎獲得者李政道）

“治學嚴謹、一絲不苟的科學態度。”“對於物理學基本原理，理解十分深透，因而非常堅定，一絲不苟的按原理來考慮問題。”“束星北先生為人，剛直不阿。”（中科院兩院院士、兩彈一星功勛科學家程開甲）

“束星北是我國早期一位傑出的理論物理學家和教育家。他的一生是孜孜追求真理，辛勤耕耘播種的一生，他秉性耿直，坎坷一生。他是一位有真才實學的才華橫溢的愛國的科學家。”（中國原子能科學研究院研究員李壽枬）

束星北老師平易近人，上起課來有獨特風格，上課時既沒有指定教材，也沒有講課筆記，講起課來深入淺出，引人入勝，以通常的物理事例為例證，逐步講述物理概念艱深的物理原理和很多物理難點，經束老師一講，往往豁然開朗，令人感到聽束老師講課真是一種享受，在不知不覺中受到了物理科學的薰陶，獲得了物理知識的升華，培養出對物理科學的熱愛。（原浙江大學副校長李文鑄）

束星北老師是對我的教學和科研工作有深刻而長遠影響的一位老師。回憶起來，他的音容笑貌，如在目前，深刻的教誨，終生難忘。（原中科院學部委員、北京大學技術物理系主任胡濟民）

束先生就是一位有哲學頭腦的物理學家，他把親身體會貫穿在課堂教學中，把我們這些初學物理的大學生，一步步地領上了較正確的道路。（原中國大百科全書出版社副總編輯周志成）

他為人正直，不擺架子，待人真誠，是非常好相處的一位教授。（杭州大學物理系教授朱福炘）

凡與束星北共過事，受過他教益的人對他的學術思想和治學態度無不留下深刻的印象。他虔誠好學，思想敏銳，理解深刻，好窮根究源。（青島海洋大學物理系主任於良）

錯誤批判

1955年，在“肅反”運動中受停職審查，審查結論為沒有反革命歷史問題，公開宣布取消政治嫌疑。

1957年，在反右運動中又因對肅反中的錯誤做法提出坦率批評並提出遵守法制問題受到批判。

1958年10月，束星北被錯定為“極右分子”和“歷史反革命分子”，開除公職，“管制勞動”三年的處分。

• 誕辰百年

2007年10月1日，束星北先生誕辰100周年，來自國家海洋局，全國著名高等學府、科研機構的科學家、教育家在青島黃海飯店舉行“束星北誕辰100周年紀念大會”，深切懷念這位具有卓越學術貢獻和人格魅力的著名科學家與傑出教育家。

• 立碑紀念

位於頭橋鎮紅平村西貝大道與夾江河交會處的頭橋市民廣場之上，頭橋人民專門設立了“中國雷達之父-------束星北”生平事迹宣傳牌，樹立在故鄉的土地上。

• “束星北故居”

2017年，束星北誕辰110周年，9月3日，在山東青島舉行了“中國雷達之父”束星北文物捐贈故鄉揚州頭橋鎮儀式，這些束星北文物將用於“束星北故居”陳展。“束星北故居”，是“第三次全國文物普查不可移動文物”。

• 回揚尋根

2014年11月，為完成父親束星北多年的夙願，束星北之女束美新和她的親友一行回到了束星北出生地揚州頭橋鎮安帖村，站在父親束星北故居前，束美新激動的說：“我完成了父親的夙願，今天，我們終於回家了！”