葛正權

中國物理學家

葛正權(1896—1988),字秉衡,別號葛蠡,浙江省東陽縣人。1920年畢業於南京高等師範學校(今南京大學前身),物理學家,南京大學物理系傑出校友。

在精確驗證麥克斯韋速度分佈律方面取得國際公認的重大成就;是中國制氧工業先驅,為國內製氧工業奠定了基礎;創建中國第一個雷達研究所,開拓了我國雷達的研究和應用;在物理學教學和應用方面培養了許多人才。

職業履歷


1917—1920年在南京高等師範學校(1949年更名為南京大學)學習
1920—1923年任南京高等師範學校助教。
1923—1927年任廈門大學物理系助教。
1929—1930年在洛杉磯南加州大學物理系學習,獲碩士學位。
1931—1933年在伯克利加州大學學習,獲哲學博士學位。
1934—1938年任武漢大學物理系教授。
1938—1946年任航空委員會第一氣體製造所所長,空軍氧氣製造總廠廠長。
1946—1949年任國防科學研究發展廳設計處處長兼雷達研究所所長。
1951—1988年任上海第二軍醫大學教授兼數理教研室主任。

人物生平


1896年1月18日出生於浙江省東陽縣禮村的一個農民家庭。祖輩世代勤勞務農,父親半農半醫,母親紡紗織布以補家用。在勤儉和諧的家風熏陶下,葛正權從小養成刻苦、好學、愛家、愛鄉的性格。年方5歲,父親就讓他進私塾讀“四書”、“五經”,寄望於日後應“神童試”中秀才。未料光緒詔令“廢除科舉,興辦學校”,便轉進小學讀書。但幾年的私塾求學,使他吸收了一些祖國的優秀文化,鑄成了自尊、自愛和熱愛祖國的優秀品格。
1917年葛正權高中畢業,到南京考取河海工程學校。一年後轉到收費較低的南京高等師範學校(今南京大學前身)。1920年畢業后留校任工科助教,課餘兼工廠實習課。其間他學會車、鉗、鑄造等多種工藝,打下了既能動腦又能動手的良好基礎。3年後,受聘於廈門大學,任物理課助教。由於工作勤奮,為校長林文慶器重,被委以私人秘書,陪同前往新加坡,與董事長陳嘉庚先生商量校務。事畢,他在南洋當了一年教員,趁暑假漫遊了南洋群島馬來西亞等13個島國。回國后適逢友人劉樹杞出任湖北省教育廳長,應邀在教育廳任省督學一年多,走遍了湖北各縣、區。這使他視野大開。眼見我國社會落後,災荒頻仍,幾無工業可言,從此萌生“教育救國”、“工業救國”之志。在這期間,他勤奮地工作,節衣縮食,湊齊了去美國的船票錢及一學年的最低學費。1929年辭去國內職務,登上海輪,歷18晝夜,橫渡太平洋到了美國洛杉磯。一個山村普通農民家庭的子弟,沒有任何社會背景,以其自強不息的毅力,一步步地走向了成功之路。
去美國當年即考入洛杉磯南加州大學物理系,完成論文《短波干涉儀》,1930年獲碩士學位。該課題原是指導教師在伯克利加州大學沒完成的課題,一個不顯眼的中國年輕人,居然只用一年時間就完成了。這使指導教師異常驚奇,也使葛正權攻克科學的信心倍增。第二年他考入伯克利加州大學,申請到洛氏基金獎學金,結束了替人洗碗、打掃房間、摘水果等等以工助學的生活,得以專心致志地從事學習和研究。經過3年艱苦不懈的努力,他用分子束測定Bi2分解熱和驗證麥克斯韋速度分佈律成功,取得國際上領先的成果,獲得了哲學博士學位。
1933年,他學成回國,受聘為武漢大學物理學教授。不久日本侵略軍踐踏我國土,他深感民族存亡問題重大,於1938年投筆從戎,受聘任航空委員會第一氣體製造所所長。抗日戰爭勝利后,任重慶國民政府空軍制氧總廠廠長。后辭去總廠職務,任重慶政府國防部第六廳設計處處長。在設計處長任內,曾赴上海、青島等地接管美軍剩餘軍用物資。其間他深有遠見地意識到雷達對我國國防的重要性,便於1947年辦起了雷達修理所,隨後又辦起雷達研究所。1949年當南京政府潰敗逃往台灣時,葛正權在戰亂中把全部雷達設備完整地保留下來,迎來了中華人民共和國成立。1950年他因病辭去雷達研究所所長職務,病癒后應聘為上海第二軍醫大學教授兼數理教研室主任,直至1988年3月22日逝世於上海。

技術成就


精確驗證麥克斯韋速度分佈律
麥克斯韋速度分佈定律說明了氣體處於熱動平衡時,氣體分子的數目按速度大小分佈,有一定的規律。這個規律1859年由J.C.麥克斯韋(Maxwell)採用數學統計方法從理論上導出。但在那個年代,要把同一類氣體分子放在一定的空間中進行實驗驗證是不可能的。對該定律的早期驗證工作的許多人中,有英國伯明翰大學的O.W.里查遜(Richardson)和我國的丁燮林等人。1920年之後,由於真空技術發展到了一定水平,著名德國物理學家O.斯特恩(Stern)用銀蒸氣分子束實驗獲得銀分子有著確定的速度分佈的信息,但未能給出定量的結果。在以後的幾年裡許多工作者[其中有加州大學物理系主任E.E.霍爾(Holl)、I.F.蔡特曼(Cartman)等]作了技術上的改進,驗證結果仍不盡如人意。葛正權經過艱苦跋涉,第一個獲得了此項定律的精確驗證成果。
葛正權於1930年完成碩士論文後,一心想入伯克利大學攻讀博士學位。那時,中國留學生要進美國名牌大學是不容易的,因為西方學者對中國人有偏見。主考教授羅柏對葛正權說,“中國留學生只會讀書不能動手,我們不歡迎”,並一連舉了他不歡迎的6個中國留學生的名字。葛正權反駁說:“您是中國通,難道中國留學生沒有一個行的嗎?”羅柏教授愣了一下,承認曾有過一個中國留學生和他同時取得博士學位。於是改變了態度,拿出德、法兩本科技書叫他當場用英語作部分翻譯。葛正權順利通過考試,獲得了獎學金。從此辭去一切勞務,專心致志地投入學習和研究。他的論文題目是《以分子束方法測定Bi2的分解熱》,內容分為兩部分。在完成Bi2分解熱測量的基礎上,進而希望通過實測的實驗數據驗證麥克斯韋速度分佈定律。
伯克利大學設備齊全,實驗室規模宏大。起初,葛正權與F.F.Coleman合作,利用霍爾設計並經蔡特曼發展了的分子束速度分析儀開展這項研究工作。經過近一年的努力,結果與前人一樣毫無進展。在這期間他的最初合作者F.F.Coleman因獲得Rhodes獎學金而離開。導師羅柏教授看到這種情況,帶有幾分同情地對他說:“這個題太難了,前人都沒有成功。如果你不想白費時間,我可以給你換個題目。”面對困難,葛正權沒有泄氣,心想:外國人沒有做到的,中國人不一定做不到,自己有紮實的物理學基礎,廣闊的工科知識,還有熟練的車、鉗、鑄等技術,相信自己能完成。他認真總結近一年的工作,發現實驗中確有需要改進之處。經過慎重考慮,他感謝羅柏教授的好意,婉言拒絕了改換題目的建議,獨自一人投入了更為緊張、艱苦的研究。他經常買足麵包,沒日沒夜地鑽在實驗室里,整整一個星期不出實驗室門,試驗、觀察、計算、失敗、總結。修正後,再重新開始。在艱苦攀登的日日夜夜裡,古人懸樑刺股囊螢映雪等苦苦求成的故事,常常激勵、鞭策著他不知疲勞地工作。經過反覆實驗,逐步摸索到問題的關鍵,開始了一系列的改進:修改蔡特曼的方法或採用一些根本不同的方法,在材料的選擇、部件的修改和添加,實驗控溫及馬達轉速等方面都作了精心、細緻和巧妙的安排。又經過多次重複實驗,終於在第3年取得了滿意和預期的結果:在Bi2分解熱測量方面,修正了前人的疏忽和錯誤,使用自己精心修改了的儀器和實驗方法,取得了比前人精確得多的結果;更為重要的是,以實測數據定量地驗證了麥克斯韋速度分佈定律。國際上公認他首先以精確的實驗數據證明了該定律,他因此而獲得美國物理學會和數學學會獎給的金鑰匙各一把,並獲哲學博士學位。
葛正權在自己的論文中也分析了仍存在的誤差,認為分佈律的驗證雖然達到了預期的目的,但還不太理想。其中一部分困難在於技術方面,這在將來是可以消除的;另一部分困難在於低溫時分子束中除Bi和Bi2之外,同時還存在著另一種分子Bi8,而用此方法驗證分佈律時,用單原子束能獲得更精確的驗證結果。以後數十年間,不斷有人以各種方法重複驗證該分佈律,而葛正權的實驗被視作經典載入物理史冊。
葛正權驗證麥克斯韋速度分佈定律的成功,經報界報道,當時聞名歐美,在很大程度上改變了中國學者在外國人眼中的地位,對當時歐美中國留學生的影響和鼓舞是很大的。1953年,盧鶴紱教授在復旦大學講授麥克斯韋速度分佈定律時,就曾講到他當年在美國求學時,在圖書館中看到中國人葛正權的論文時感到萬分激動和自豪。
葛正權實驗成功以後,他的實驗不斷地被國內外有關專業書籍所引用。美國羅柏教授1934年在《氣體動力學》第三章中就引用了他的論文;在Jeans的《氣體分子動力論》的經典著作中,葛正權與蔡特曼是齊名的;英國出版的《分子束實驗發展》第一章詳細地敘述了他的研究。國內外越來越多的大專院校物理學教科書引用他的實驗方法。如美國F.W.席爾斯(Sears)著的Universi-tyPhysics(中譯本為《大學物理》,郭泰運等譯,人民教育出版社);我國程守洙等編的《普通物理學》(人民教育出版社1982年6月第4版);李椿等編的《熱學》(高等學校試用教材,人民教育出版社);等等。有的書以“葛正權實驗”為題作了專題敘述。
奠定中國的制氧工業基礎
1931年“九一八”事變時,葛正權正在美國求學。那時外國人在議論中國時局時,總是以諷刺的口吻說:中國人氣量真大,一個星期就把東北三省送給了日本。在強烈的民族自尊心驅使下,葛正權在研究工作告一段落、取得博士學位后,謝絕一些國家物理學界的邀請,旋即回國實現其“教育救國”的夙願。他回國后,於1933年受聘於武漢大學,任物理學教授5年。1938年日本侵略軍的戰火燒到了湖北。一次日本飛機轟炸武昌后,葛正權親眼看到血淋淋的斷肢殘體濺貼在斷垣殘壁上,心痛如焚,深感民族存亡問題的重大,沒有了祖國哪還談得上“教育”、“救國”!於是毅然投筆從戎,奔赴抗日戰爭的第一線。
當時武漢有一些蘇聯空軍和我國自己的飛機。空戰中戰術優勢在於取得更高的制空權。但高空飛行人員不可能在缺氧的狀況下充分地發揮戰鬥力。那時我國沒有自己的制氧工業,空軍所需氧氣不是遠道外來,就是依賴國內兩三家外商辦的工廠臨時供給,有時就因得不到及時供應,致使我空軍受挫。葛正權認為,中國必需有自己的制氧廠,於是主動向政府提出制氧任務。航空委員會負責機械的錢昌祚說:“你來我們非常歡迎,但軍餉有限,每月只有180元,比你300元大洋的教授工資低多了,軍隊工作艱苦而有危險……”。沒等錢昌祚說完,葛正權毅然地說:“我是來參加抗日戰爭的,不是為了錢,在國家的生死關頭只顧個人的安危、只求個人安逸是可恥的!”他因而脫下西裝換上軍裝,就任航空委員會第一氣體製造所所長。因戰亂制氧設備不可能從國外進口,為了解決當務之急,他就把漢口外商所辦氧氣廠的全部設備買下,並在武漢失守前轉運到衡陽,經湘桂鐵路桂林,再換大型卡車轉運到貴陽,長途轉運的艱難困苦一言難盡。日本飛機的空襲,使葛正權幾次遇到生命危險。最危險的一次是,日機對貴陽城區狂轟濫炸,所住房屋的瓦片與玻璃片紛紛震落,他帶著兒子躲避在一方桌下才倖免於難。更可幸的是,日機投在屋外牆邊的一枚炸彈未被引爆。制氧設備被安裝在貴陽城外三橋鎮附近的葫蘆山洞裡。1939年5月正式開工制出了氧氣,解決了空軍高空作戰用氧的難題。當時曾有外人願出重金購氧,被他嚴辭拒絕。他繼而製造出氫氣、碳酸氣等各類軍需氣體,又就地取材製造汽油、柴油、燒鹼、飛機用漆等等當時當地極端缺乏的軍需物資。就在各方面取得巨大成功的時候,他在家中牆上貼出一幅自己寫的對聯:“閑談莫論人長短,做事豈能自居功”。他家中生活儉省,平時吃的青菜多放一點油,就感到美味可口了。葛正權就是這樣兢兢業業、奉公守法、艱苦樸素,與全國人民同生死,共甘苦,在民族存亡的緊要關頭竭盡全力,為抗日戰爭的勝利立下了汗馬功勞。1945年日本侵略軍無條件投降后,他奉命派技術員接管了全國各地日軍和美軍留下的氧氣廠。貴陽的氧氣廠移回漢口,改稱航空委員會制氧總廠,其他各地接管的廠稱為分廠。葛正權被委任為總廠廠長。
中國雷達研究和應用的開拓者
葛正權被任命為空軍制氧總廠廠長后不久,他想抗日戰爭已經結束,不如回武漢大學重理舊業,便向空軍總部提出辭呈。適逢國防部增設第六廳,全稱為國防科學研究發展廳。內定為廳長的錢昌祚邀他擔任該廳第一處處長,主持國防科學研究設計工作。葛正權對第二次世界大戰出現的一些新式武器很感興趣,欣然接受了邀請。在設計處處長任內,他奉命前往上海、青島等地接管美軍剩餘軍用物資。當一些人被抗日勝利沖昏頭腦忙於發“劫收財”時,他廉潔自愛、奉公守法。他潛心於國防科學研究,看中了美軍留下的殘缺不齊的400多輛軍用雷達車和3000餘噸雷達器材。他憑著這些器材和從美國學到的短波知識,單槍匹馬,衝破重重阻力,克服種種困難,首先在南京登隆巷辦起了雷達修理所,而後又在南京妙耳山建起了中國第一個雷達研究所,撰寫了《雷達的發展及第二次世界大戰中的作用》的論文。不久,他被委任為雷達研究所所長,從此中國有了自己的雷達研究和雷達生產工業。
1948年在妙耳山進行雷達探測演習,顯示器顯示出被探物體的距離、方向、高度或景象。南京政府要員們由此感到雷達在國防上的重要。為了控制這個研究所,他們在副所長、技術員中安插了一些軍統特務。葛正權意識到情況複雜,又想到國民黨的過去和當時一些違反人民意願、不得人心的政策,對國民黨失去了信心。
1949年南京政府逃離南京時,國防部命令葛正權將雷達研究所遷移到台灣,遷移委員會還專門撥給50節火車皮及登陸艇等運載工具。他對國民黨發動內戰、貪污腐化、物價飛漲、置人民於水火的行徑深惡痛絕,怎肯將這滲透了自己多年心血、至關重要的國防設施送到彈丸之地台灣呢?經軟磨硬抗拖了一些時候,在解放軍渡江前夕,為避免雷達遭戰火損壞,才將部分完整雷達車50輛,經京杭公路開往杭州暫避。國防部又以3萬銀元為誘餌,要他把雷達車開往寧波出海赴台。他不為利誘,按兵不動。這時,安插在所內的特務唆使部分所內職工用武力將他押解到杭州體育館關押起來,企圖暗害。他團結所內廣大職工,揭穿特務的陰謀詭計,保護了全部雷達設備,迎來了杭州的解放。1949年10月,他將雷達移回南京,訓練雷達技術人員180人,正式組建了中國人民解放軍的雷達部隊。1950年初,該部隊奉命參與解放舟山群島,途經上海時,雷達首次為保衛上海安全立下了功勞。1950年5月奉命抗美援朝,他又把雷達部隊調往瀋陽至鴨綠江沿鐵路線布防,嚴守鴨綠江大橋
由於長期緊張奔波,葛正權積勞成疾,需要治療和長期休養。他辭去雷達研究所所長職務,赴上海第二軍醫大學附屬醫院治療。病癒后應聘為第二軍醫大學一級教授兼數理教研室主任。在以後的歲月里,他積極投入教學和科研。曾主編全軍軍醫大學物理教材;指導研製國內第一架腦電波直流放大器,用以觀察人腦對事物的反應波;用范德格喇夫高壓發生器,裝配了放大50萬倍的場致發射電子顯微鏡,可以直接觀察到有機體苯二甲青色素的原子排列狀態。他在85歲高齡時,主持翻譯美國P.A.Tipler著《近代物理學基礎及其應用》一書,由上海科技出版社於1981年1月出版。
1984年葛正權終於夙願以償,加入了中國共產黨
1988年3月22日,為物理學教學和科研獻身60餘年的葛正權因病醫治無效,逝世於上海第二軍醫大學附屬長海醫院。

主要論著


1Cheng Chuan Ko(葛正權).The heat of dissociation of Bi2 determined bythe method of molecular beams.J.Franklin Institute,1934,217(2):173—199.
2葛正權譯.近代物理學基礎及其應用.上海:上海科技出版社,1981.