＃发行日期：1993、12 ＃期号：0288 ＃专栏： ＃标题：许云基与台湾首次原子核击破实验 ＃作者：许仲平 http://book.tngs.tn.edu.tw/database/scientieic/content/1993/00120288/0008.htm 目录: ．戴运轨与太田赖常合作进行原子核实验 ．许云基加入原子核击破实验小组 ．物力维艰，制取实验必需品 ．实验知识是经年累月一点一滴积下来的 ．终於探测到锂原子核的分裂 ．致力於研究碳-14的定年技术 ．一生的努力却未能让物理学在本土生根 许云基与台湾首次原子核击破实验 【摘要】台湾光复快五十年了，由二次大战後贫困社会和文化沙漠演变到今天富裕的蒸蒸 日上的科技发展，真是一段值得回忆的路程。就科学发展的观点来看，抗战期中的西南联 大固然值得骄傲，但是光复後的台大和清华也不逊色！它们都能培育出世界一流而且关怀 故国的科学家。我想谈的是三个直接参与培育人才和科学发展工作的基层人员之轶事，以 作为纪念、反思和前瞻的资料。 实验物理学的老前辈许云基教授是第一位研究物理的台湾人，也是第一个实际动手参加 1948年原子核击破实验的研究者。当时原子核实验的指导者是日据时代来台，战後暂时留 下来的太田赖常助教授。 戴运轨与太田赖常合作进行原子核实验 戴运轨先生是早年台大物理学系系主任（1946～1962年）；台湾光复後奉派来台协助接收 台北（帝国）大学。他曾留学日本京都帝国大学，获得学士学位。由於戴先生会讲日语， 因此是接收工作的一大助力。1973年戴先生於退休缅怀往事时说道：（注一）： 「接收工作顺利完成，我膺聘担任台湾大学物理学系教授兼系主任，再兼教务长，并兼理 校务。但其间艰苦备尝，绝非笔墨所能形容。……（头两年内）我曾在台大物理系建设了 二十四万伏特的直流高压电源，成立了台湾第一个原子核研究室。在当时物质条件非常困 难的情况下，几乎没有一个人认为我的构想可以成为事实。但是我和台大物理系师生们， 仍然排除万难，不屈不挠的使它终底於成。」 戴主任不是做原子核物理实验的，虽然在後辈学生心目中，他在近代物理学的学识并不深 厚，也跟不上时代，但他有行政能力、有眼光、有私人关系和某种程度的对外影响力，因 此他对早年艰难时期的台湾大学和台湾大学物理学系有相当的助力。 日据时代，化学系中的物理讲座助理教授太田赖常，就已经做过原子核方面的实验研究（ 注二），据说太田还曾得到当时有力人士（台湾制糖会社总社长）的帮助。太田虽然是有 心人而且有能力，但毕竟物质非常缺乏，总是孤掌难鸣。无论如何困难，太田还是尽量预 备各种实验所需器材，例如他私下收藏当时抽真空时需要的一种非常不易得到的油。 戴先生在担任新创立的物理系系主任的时候，曾与太田谈论过，他知道太田有能力做原子 核实验（注一），也能帮他实现他当时的构想──成立原子核研究室以及在台大进行原子 核击破实验。於是戴主任运用他的影响力使政府当局同意，特别留用太田教授两年。这件 事要是换成别人来做是办不到的，因为台湾光复後日本教授只能停留几个月或半年就必须 遣返日本。於是戴主任和太田两人便如鱼得水般地合作着进行原子核实验（注二）。 许云基加入原子核击破实验小组 太田需要一位真正懂得电路及电气而且能够操作高压电和强电流的助手。他透过一位化学 系的助教去物色一位台大电机系的毕业生。这助教刚好有个电机系的朋友叫许云基的将要 在1947年夏天毕业，因此他便把许云基推荐给太田。许云基在台中长大，曾留学日本，抗 战胜利後回台大工学院继续求学；许云基亲身经历了日本战败後的惨况。他有中等身材， 瘦瘦的，温和而且谦虚。他讲话的时候常无意的用一只手遮住口的这个动作，直到晚年仍 未改变。太田要他毕业後第二天来报到，开始工作。但是他不能理解到底有什麽事情好那 麽紧张的，所以便把太田的吩咐当耳边风，先回台中老家玩一趟轻松一下再说；到了九月 底才回台北。後来他也因此受了狠狠的一番责备。因此他在1947年十月才加入台大物理学 系。 这个原子核击破实验组的主要成员（注一），除了两位教授和一名助教之外，还有两位不 可或缺的技术人员──林松云和周木春助理。这两位助理後来还继续留在台大物理系的实 验室工作（都是技正）；周木春先生大约十年前在职中去世。而林松云先生也大约在七、 八年前退休。林松云先生虽然没有什麽学历，但却是多才多艺、本领高强，精於电子、高 压电和真空等技术。（目前，台大郑伯昆教授还请他做研究室的临时助理。）就物理实验 研究的观点来看，前三者是原核子物理的研究者，後两者则是技术辅助人员。 物力维艰，制取实验必需品 年轻的许助教一加入原子核击破实验小组後，马上就发觉这项工作不是轻松好玩的，而且 实验进度每一步都很紧急在推动着。他发觉每一件实验必需品都在很困难的情况下自己造 出来。新成立的物理系，简直像穷光蛋一样，实验经费少得可怜，仅足够买些电线电表罢 了！ 要铁板和要做真空用的玻璃，只有向有底子的「富豪」化学系动脑筋，向他们的贮藏室求 援或甚至「不告而取」。需要稀有金属如钨丝，既没钱、也买不到，怎麽办？幸而戴主任 有办法打开中国广播电台的仓库，要到了作废的大真空管，取里面的钨丝来用。他也有办 法从台湾电力公司和其他单位要到一些材料如大弹壳以及绝缘和金属材料。如果没有这些 材料，那能建造二十多万伏特的高压电源和进行原子核击破实验呢？ 实验知识是经年累月一点一滴积下来的 许云基助教不久就觉得只靠电机工程的学识是不够的，於是一面作实验，一面努力看书读 文献充实自己的物理，尤其是近代物理方面的知识。他体会到实验物理需要很多各色各样 的技巧，譬如说抽真空，看来简单，做起来却有很多「泄气」的困难。这些实验知识不是 几个星期或几个月就能学到的，也不可能问别人或看书就能全部学到。这些五花八门的实 验技巧是要靠自己动手，而且要有耐性去观察、去想办法解决困难。总之，它是经年累月 一点一滴积下来的。 有一次他经历到一件扰人的困难：技工把玻璃吹成附带有金属电极的大真空管，在金属与 玻璃接触地方老是漏气，屡试不成，真令人气馁。後来才发现这玻璃管吹好後，不可以放 在室内冷却，必须放在火炉里慢慢冷却才不会漏气。千百种材料各有不同的物理性质，书 上有许多说明，但碰到实际问题时，常是书上找不到答案的，有时材料容易接在一起不漏 气，有时却极难做到。 终於探测到锂原子核的分裂 二号馆物理系大实验室中，二十多万伏特的高压电源站在那里，看起来是庞然巨物，抽真 空的马达老是吵闹着。好不容易做好的大玻璃管需要试一下，有时强度不够，「碰」一声 巨响爆破了，碎玻璃满地，马上收拾，重头再来。於是无日无夜地赶紧工作以保持进度， 好多晚上太田和许云基就睡在实验室内，醒过来又开始工作。这种艰苦和享受谁知道？ 原子核击破在当时是高级先进的实验，是探讨未知世界的一条新路径。对年轻的许云基， 这是很刺激紧张和兴奋的研究工作，他内心充满着好奇和憧憬，慢慢地爱上了近代物理实 验而忘了电机本行。要击破原子核需要把带正电的质子利用静电力加速到相当大的速度和 能量，再使它撞到靶上的（锂）原子核。二十多万伏特直流高压电源是用来加速质子的。 当时许云基主要工作之一是，制造质子源（proton source）──可以产生很多质子。质 子是氢原子的原子核，所以只要把氢原子中的电子「踢」走，剩下来的就是质子。 日夜努力，排除万难，终於在1948年五月十三日探测到锂原子核的分裂。这表示靶上的锂 原子核被高速运动的质子击破了，这一次成功的原子实验使整个物理系师生欣喜若狂。这 是科学迎头赶上西方先进国家的第一步。当时连全中国第一流大学北大、清华都没做过这 样的原子核实验（注三）。 致力於研究碳-14的定年技术 积年累月地学得探测各种放射线，许云基教授在1960年代致力於研究碳-14的定年技术， 同时他一直负责系内近代物理实验。碳-14是天然具有放射性的同位素，它的原子质量是 14，半衰期是5700年。可利用碳-14来测定含碳的古物（植物、化石、动物骨骼等等）的 年代。这种测定极微量放射线需要高度的精密技术来减少测量误差，很需要灵思巧手来做 ──有点出神入化到了一种「艺术」的境界。在当时台湾是不做第二人想的。许云基教授 完成这个实验，可以算是达到世界水准。他除了把结果写成论文发表外，也在台大、清大 做过学术报告。他相当自信可以与这方面世界一流的专家讨论也不会逊色。 一生的努力却未能让物理学在本土生根 综观许云基教授的物理研究生涯，早年只接受太田教授一年的指导，接着完全靠自己的兴 趣和毅力摸索前进，一直到能做原子核实验而且写论文发表在世界一流的物理刊物《 Nuclear Physics》。这是一段非常艰辛漫长的路程，尤其是在当年经费很匮乏的环境下 。 可惜，许云基教授一生累积下来核子物理和碳-14定年的实验结果和技术，在台大没有人 来继续发扬光大。这似乎是重复几千年来科技在中国历史上失传的悲剧下场。最近地质学 系购买一部利用碳-14来测量年代的仪器，以为是台大首次能测量含碳古物的形成年代， 不知物理系许云基在三十年前就已经做过了。 许云基教授研究成果的散佚，正是吴大猷先生长久以来的忧虑──科学未能在台湾生根。 基本上，这也是为什麽李远哲回台一再强调做科学实验研究时大家要合作，不要一个教授 单独带学生作研究。很明显的，今天这种经费不足的小实验永远竞争不过欧美的科研成果 。目前我们最少需要三、四位教授一起合作，把经费合在一起买仪器，才能比较有机会解 决科学上重要问题，才能与欧美比高低。当然，三、四位教授要找到一个共同的研究题目 是比较困难，不过实验科学研究要生根发展除此之外没有别的捷径。 台湾在光复将近五十年的今天，经济实力日渐雄厚正，学术研究亦日趋自由多元，如果此 时吴大猷对台湾科学生根的宏图和李远哲对科学研究以合作求发展的构想不能付诸实现， 更待何时？ 注一：戴运轨《中外杂志》6～12页　民国六十二年六月号。这回忆中有两点值得注意： 一、他说建设了24万伏特的直流高压电源。当时造出来做实验的是25万伏特的直流高压加 速器（注二）。二、他说在1948年五月十二日探测到锂原子核分裂。可是他在《八十回忆 录》中却说是在五月十三日夜8时35分测到的。後者应当是比较可靠。 科月审稿先生指出戴运轨《八十回忆录》的某些记载与本文有很大的出入：本文说参与这 实验的人员是戴、太田、许、林、周；而且说太田是实验的指导者。戴文则说，1946年九 月有戴运轨、河田末吉（教授）、林嘉仁（助教）、洪金和（技工）和林松云（助理）一 起开始这项实验研究；後来在1948年二月，人员更换成戴运轨、太田赖常、许云基和周木 春。换句话说，这个长达21个月的原子核击破实验，只有戴主任一个人从头到尾参加，太 田只在实验末期来参加三个月（假设日期没有印刷错误）。 这是不合事实的。这个重点记载出入需要澄清一下：首先要理解，这个原子核击破实验在 当时的台湾是一个非常困难的实验，它牵涉到许多方面的技术和仪器制造。因此，一群没 有经验和科研底子的人是不可能进行这项实验并在两年中做出来。戴运轨来台大之前，并 没有做原子核实验的经历或训练；河田末吉是台北帝大物理讲座（第二任）教授，他的专 长是宇宙射线物理，他也没有做原子核实验的经历和训练。其他林嘉仁助教、洪金和技工 和林松云助理就更不必说了。〔根据许云基的回忆，河田（1947年回日本）、林嘉仁（ 1947年离职）和洪金和（1947年离职）都没有参加这实验；而且林松云助理并没在1948年 二月被更换，他一直是参加这实验的。许云基本人在1947年十月加入实验组。〕 太田从1946年九月（物理系成立）到1948年二月在物理系做些什麽工作？扮演什麽角色？ 我们只要仔细看一下他在台北帝大时期的经历和工作（参看注二），就很容易回答这些问 题。话说当年日据时代，台北帝大物理讲座（第一任）教授荒胜文策，得知西方在1932年 首先完成人工破坏原子核的实验，便决心尝试这实验，他率领当时太田赖常助理教授和木 村毅一助教建造了一个24万伏特的直流电加速器，终於在1934年七月二十五日完成锂原子 核击破实验！这个科研壮举与西方只差两年，它是日本第一座加速器，也是世界上第一次 重复那个人工破坏原子核的实验。京都帝大激赏荒胜的科研本领，那年就把他「挖走」， 於是荒胜把加速器及助手木村带去京都。太田则留在台北孤军奋斗，一直到台湾光复才得 到戴主任的「赏识」和帮助。许云基在1947年十月加入物理系当助教，同时也参加这实验 。太田马上训练他真空技术，约半年後才让他参加建造加速器。由这段历史，我们很容易 理解太田在这实验中所扮演的角色，也可看出来戴主任的构想──进行锂原子核击破实验 ──大约是怎麽来的（注二）。此外，科月审稿人又提出：虽然戴文及本文都说原子核击 破实验在1948年完成，但1947年四月出版的《国立台湾大学概况》的第41页却记载：「原 子物理学研究室曾成功於锂原子核之击破，并曾用大型光谱仪检出重氢。」作者相信这段 记载是指1934年荒胜文策所完成的实验。 注二：郑伯昆《物理双月刊》15卷1期141～145页　1993年。郑教授详细说明1950年前後 台大原子核实验室的研究。他把锂原子核击破实验的来龙去脉、前因後果和进行情况讲得 清清楚楚的。很有趣，值得详阅。 注三：吴大猷《吴大猷文选》远流出版社240～245页　1992年，谈到抗战前我国物理学情 形。抗战後几年的大陆更谈不上科研了。 许仲平任教於美国麻州大学(Dartmouth)物理系 -- 我觉得该是还台北帝大教授历史定位的时候了 读本文许多历史被忽略了 以戴运轨为关键字找到的文章 改天po以他为主题文章 --

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